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復(fù)合材料以碳纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料為數(shù)量上的主體。碳纖維是一種力學(xué)-異的新材料,它的密度僅為鋼的1/4、鋁合金的1/2,匹克乒乓球拍用處是什么,但強(qiáng)度卻比鋼高4倍、比鋁高6~7倍。航天的重量每減少1公斤,匹克乒乓球拍的用處,就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤,因此,碳纖維復(fù)合材料的這種低密度、高強(qiáng)度的優(yōu)-能,使其在航天航空等-領(lǐng)域占有重要-。
不僅如此,碳纖維復(fù)合材料還因其比強(qiáng)度、比模量高的特點(diǎn),越來(lái)越應(yīng)用到體育用品行業(yè)。傳統(tǒng)的體育用品大多采用木材及其復(fù)合材料制品。但是,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能比木材高得多,它的比強(qiáng)度和比模量分別是杉木的4倍和3倍,是梧桐木的3.4倍和4.4倍。因此,它在體育用品方面得到了廣泛的應(yīng)用,其用量幾乎占全碳纖維總消耗量的40%左右。
1、網(wǎng)球拍
復(fù)合材料制成的網(wǎng)球拍,輕而堅(jiān),剛性大,應(yīng)變小,可降低球與球拍接觸時(shí)的偏離度;同時(shí),碳纖維復(fù)合材料的阻尼性好,可延長(zhǎng)腸線與球的接觸時(shí)間,使網(wǎng)球獲得較大的加速度。例如,木制球拍的接觸時(shí)間為4.33毫秒,鋼制品為4.09毫秒,碳纖維復(fù)合材料為4.66毫秒,相對(duì)應(yīng)的球的初速度則分別為149.6千米/時(shí)、138千米/時(shí)和157.4千米/時(shí)。這種網(wǎng)球拍已有商品供應(yīng)市場(chǎng)銷售。
2、羽毛球拍
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剛成的羽毛球拍其特點(diǎn)是重量輕、剛性大、避免了木制品因其剛性不足而造成的斷把現(xiàn)象,同時(shí)它還具有與上述網(wǎng)球拍一樣的優(yōu)點(diǎn)。
碳纖維不是天然就存在的,是將聚、瀝青等預(yù)氧化、碳化、甚至石墨化而成的,原材料的制取需要-的工藝,目前只有寥寥幾家公司掌握這項(xiàng)-,造成一定程度上的壟斷。把碳纖維和常見材料鋼相比,它的密度大約為鋼的四分之一,強(qiáng)度方面卻高出四倍之多。 另外,它的耐高溫能力,耐腐蝕能力、耐摩擦能力都-,可在各種環(huán)境中使用。
對(duì)于航天來(lái)說,減負(fù)尤為重要,匹克乒乓球拍價(jià)格,它的重量只要減少-公斤 ,運(yùn)載火箭就可以減輕500公斤,節(jié)省油耗,有助于飛到更遠(yuǎn)的太空勘探-。和航天-樣靠能源驅(qū)動(dòng)的飛機(jī)、汽車如果重量減輕的話,同樣對(duì)能源的節(jié)約,環(huán)境的保護(hù)有重要作用。
碳纖維表面處理的目的主要是為了防止弱界面層的生產(chǎn),并粗產(chǎn)生適合粘結(jié)的表面形態(tài),-樹脂和增強(qiáng)材料的親和力。碳纖維表面處理的方法-般分為氧化處理和非氧化處理,氧化處理的原理 是引入極性基團(tuán)并消除弱性界面,非氧化處理的原理是沉積更活潑的碳和其他物質(zhì)。
一.氧化法
氣相氧化法:氣相氧化是利用氧化性氣體來(lái)氧化纖維表面,從而引入極性基團(tuán),并給與適宜的粗糙度來(lái)提高復(fù)合材料的剪切強(qiáng)度。
液相氧化法:液相氧化法主要是將碳纖維浸入到某種氧化性溶液中,匹克乒乓球拍,通-化劑來(lái)氧化刻蝕碳纖維表面。使碳纖維表面所含的各種含癢極性基團(tuán)和溝壑增多,有利于提高碳纖維和樹脂之間界面的結(jié)合力。
氣液雙效氧化法:氣液雙效氧化法是指先用液相涂層,后用氣相氧化,使碳纖維的自身抗拉強(qiáng)度及其復(fù)合材料的層間剪切度均得到提高。
電化學(xué)氧化法:電化學(xué)氧化法就是指的陽(yáng)極電解氧化法。由于增加了大量的含癢-團(tuán)和含氮-團(tuán),提高了碳纖維和環(huán)氧樹脂的浸潤(rùn)性和反應(yīng)性,有利于-碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能。
二、非氧化法
氣相沉積法:氣相沉積法是在碳纖維和樹脂的界面引入活性炭的塑性界面區(qū)來(lái)松弛應(yīng)力,從而提高了復(fù)合材料的界面性能。
電聚-:電聚-是在電場(chǎng)力的作用下使含有活性基團(tuán)的單位在碳纖維的表面聚合成膜,以-其表面形態(tài)和組成。
-偶聯(lián)劑涂層法:偶聯(lián)劑層法所采用的偶聯(lián)劑為雙性分子,它的-團(tuán)分別與碳纖維表面和樹脂反應(yīng)生成化學(xué)鍵,起到了化學(xué)媒介的作用, 將二者牢固的連在一起,從而提高了界面的強(qiáng)度。
聚合物涂層法:碳纖維表面涂覆聚鋁氧烷,經(jīng)過高溫?zé)崽幚砗,碳纖維表面生成氧化鋁涂層,使其性能得到提高,可與金屬?gòu)?fù)合制取碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料。
晶須生長(zhǎng)法:生產(chǎn)晶須的過程包括成核過程以及在碳纖維表面生長(zhǎng)非常細(xì)的高強(qiáng)度化合物單晶的過程。
等離子法:等離子體法主要是通過等離子體撞擊碳纖維表面, 從而刻蝕碳纖維表層, 使其表面的粗糙度增加, 表面積也相應(yīng)增加。
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