濟(jì)南帝隆碳纖維應(yīng)用技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司

碳纖維是發(fā)展國(guó)防軍工與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要戰(zhàn)略物資， 屬于技術(shù)密集型的關(guān)鍵材料，隨著從短纖碳纖維到長(zhǎng)纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸普及。在當(dāng)今世界高速工業(yè)化的大背景下，碳纖維用途正趨向多樣化。中國(guó)已經(jīng)有使用長(zhǎng)纖作為高性能纖維的一種，在要求高溫，物理穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料具備不可替代的優(yōu)勢(shì)。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，正是由于兼具優(yōu)異性能，碳纖維在國(guó)防和民用領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用前景。

碳纖維碳材料已在軍事及民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域取得廣泛應(yīng)用。從航天、航空、 汽車(chē)、 電子、 機(jī)械、化工、輕紡等民用工業(yè)到運(yùn)動(dòng)器材和休閑用品等。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可以應(yīng)用于飛機(jī)制造等軍工領(lǐng)域、風(fēng)力發(fā)電葉片等工業(yè)領(lǐng)域、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車(chē)板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。球棒等體育領(lǐng)域。碳纖維是典型的高科技領(lǐng)域中的新型工業(yè)材料。

碳纖維在傳統(tǒng)使用中除用作絕熱保溫材料外。 多作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維已成為先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。由于碳纖維復(fù)合材料具有輕而強(qiáng)、輕而剛、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好以及設(shè)計(jì)性好、可大面積整體成型等特點(diǎn)，已在航空航天、國(guó)防軍工和民用工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。高性能碳纖維是制造先進(jìn)復(fù)合材料最重要的增強(qiáng)材料。

土木建筑領(lǐng)域:碳纖維也應(yīng)用在工業(yè)與民用建筑物、鐵路公路橋梁、隧道、煙囪、塔結(jié)構(gòu)等的加固補(bǔ)強(qiáng)， 在鐵路建筑中，大型的頂部系統(tǒng)和隔音墻在未來(lái)會(huì)有很好的應(yīng)用，這些也將是碳纖維很有前景的應(yīng)用方面。具有密度小， 強(qiáng)度高， 耐久性好， 抗腐蝕能力強(qiáng)， 可耐酸、堿等化學(xué)品腐蝕， 柔韌性佳， 應(yīng)變能力強(qiáng)的特點(diǎn)。用碳纖維管制作的桁梁構(gòu)架屋頂， 比鋼材輕50%左右， 使大型結(jié)構(gòu)物達(dá)到了實(shí)用化的水平， 而且施工效率和抗震性能得到了大幅度提高。另外， 碳纖維做補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)時(shí)， 不需要增加螺栓和鉚釘固定， 對(duì)原混凝土結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小， 施工工藝簡(jiǎn)便。

碳纖維是火箭、衛(wèi)星、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機(jī)和艦船等尖端武器裝備必不可少的戰(zhàn)略基礎(chǔ)材料。將碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用在戰(zhàn)略導(dǎo)彈的彈體和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上，可大大減輕重量，提高導(dǎo)彈的射程和突擊能力，如美國(guó)80年代研制的洲際導(dǎo)彈三級(jí)殼體全都采用碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。碳纖維復(fù)合材料在新一代戰(zhàn)斗機(jī)上也開(kāi)始得到大量使用，如美國(guó)第四代戰(zhàn)斗機(jī)F22采用了約為24%的碳纖維復(fù)合材料，從而使該戰(zhàn)斗機(jī)具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機(jī)動(dòng)性和隱身等特性。美國(guó)波音推出新一代高速寬體客機(jī)的音速巡洋艦，約60%的結(jié)構(gòu)部件都將采用強(qiáng)化碳纖維塑料復(fù)合材料制成，其中包括機(jī)翼。中國(guó)自行研制的碳纖維復(fù)合材料剎車(chē)預(yù)制件性能達(dá)到國(guó)際水平。采用這一預(yù)制件技術(shù)所制備的的國(guó)產(chǎn)碳和碳剎車(chē)盤(pán)已批量裝備于國(guó)防重點(diǎn)型號(hào)的軍用飛機(jī)，并在B757型民航飛機(jī)上使用，在其它機(jī)型上的使用也在實(shí)驗(yàn)考核中，并將向坦克、高速列車(chē)、高級(jí)轎車(chē)、賽車(chē)等推廣使用。碳纖維比鋁輕但強(qiáng)度相似。碳纖維在艦艇上也有重要的應(yīng)用價(jià)值，可減輕艦艇的結(jié)構(gòu)重量，增加艦艇有效載荷，從而提高運(yùn)送作戰(zhàn)物資的能力，碳纖維不存在腐蝕生銹的問(wèn)題。由于使用碳纖維材料可以大幅降低結(jié)構(gòu)重量，因而可顯著提高燃料效率。采用碳纖維與塑料制成的復(fù)合材料制造的飛機(jī)以及衛(wèi)星、火箭等宇宙飛行器，噪音小，而且因質(zhì)量小而動(dòng)力消耗少，可節(jié)約大量燃料。據(jù)報(bào)道，航天飛行器的質(zhì)量每減少1kg，就可使運(yùn)載火箭減輕500千克。

碳纖維還是讓大型民用飛機(jī)、汽車(chē)、高速列車(chē)等現(xiàn)代交通工具實(shí)現(xiàn)"輕量化"的完美材料。航空應(yīng)用中對(duì)碳纖維的需求正在不斷增多，新一代大型民用客機(jī)空客A380和波音787使用了約為50%的碳纖維復(fù)合材料。波音777飛機(jī)利用碳纖維做結(jié)構(gòu)材料，包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁稱(chēng)為重要結(jié)構(gòu)材料，所以對(duì)其質(zhì)量要求極其苛刻。波音787的機(jī)身也采用碳纖維，這使飛機(jī)飛得更快，油耗更低，同時(shí)能增加客艙濕度，讓乘客更舒適。空客也在他們的飛機(jī)上使用了大量的碳纖維，碳纖維將被大量應(yīng)用在新型客機(jī)A380上。這使飛機(jī)機(jī)體的結(jié)構(gòu)重量減輕了20%，比同類(lèi)飛機(jī)可節(jié)省20%的燃油，從而大幅降低了運(yùn)行成本、減少二氧化碳排放。

碳纖維材料也成為汽車(chē)制造商青睞的材料，在汽車(chē)內(nèi)外裝飾中開(kāi)始大量采用。碳纖維作為汽車(chē)材料，最大的優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量輕、強(qiáng)度大，重量?jī)H相當(dāng)于鋼材的20%到30%，硬度卻是鋼材的10倍以上。所以汽車(chē)制造采用碳纖維材料可以使汽車(chē)的輕量化，取得突破性進(jìn)展，并帶來(lái)節(jié)省能源的社會(huì)效益。業(yè)界認(rèn)為，碳纖維在汽車(chē)制造領(lǐng)域的使用量會(huì)變大。

中科院研發(fā)的一輛碳纖維小汽車(chē)主要在外殼上:在普通材質(zhì)的汽車(chē)引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會(huì)有凹陷，而這輛車(chē)的車(chē)殼卻非常堅(jiān)固，用力敲擊車(chē)蓋后會(huì)迅猛反彈，表面絲毫未損。研究人員表示采用碳纖維復(fù)合材料做的汽車(chē)，比起普通用鋼材制造的汽車(chē)的最大特點(diǎn)是輕和快。碳纖維汽車(chē)拋棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，大量采用碳纖維材料制成，比普通鋼材的汽車(chē)重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車(chē)每小時(shí)可以多開(kāi)50公里。

碳纖維雖然輕，但有較好的安全性，雖然碳纖維的看起來(lái)像塑料，但實(shí)際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強(qiáng)，特別是用碳纖維做成的方向盤(pán)，機(jī)械強(qiáng)度和抗沖性更高。在復(fù)合材料的配合下，碳纖維汽車(chē)成了家用車(chē)中的裝甲車(chē)。這種碳纖維材料已經(jīng)在高速列車(chē)的裙擺上應(yīng)用。

碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)的研究始于80年代美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家。中國(guó)的這項(xiàng)技術(shù)起步很晚，但隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通事業(yè)的飛速發(fā)展，現(xiàn)有建筑中有相當(dāng)一部分由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)低造成歷史遺留問(wèn)題，一些建筑由于使用功能的改變，難以滿(mǎn)足當(dāng)前規(guī)范使用的需求，亟需進(jìn)行維修、加固。常用的加固方法有很多，如:加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補(bǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又一種新型的結(jié)構(gòu)加固技術(shù)。

中國(guó)從1997年開(kāi)始從國(guó)外引進(jìn)碳纖維復(fù)合材料加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)研究。成為了研究和工程應(yīng)用的熱點(diǎn)。國(guó)內(nèi)已有數(shù)十個(gè)高校和科研院所開(kāi)展了此項(xiàng)研究工作，并取得了一批接近國(guó)際先進(jìn)水平的研究成果。由于中國(guó)具有世界上最為巨大的土木建筑市場(chǎng)，碳纖維加固建筑結(jié)構(gòu)的應(yīng)用將呈現(xiàn)不斷增長(zhǎng)的的趨勢(shì)。

碳纖維在運(yùn)用在運(yùn)動(dòng)休閑領(lǐng)域中，像球桿、釣魚(yú)竿、網(wǎng)球拍羽毛球拍、自行車(chē)、滑雪杖、滑雪板、帆板桅桿、航海船體等運(yùn)動(dòng)用品都是碳纖維的主要用戶(hù)之一。碳纖維運(yùn)用在日常用品，像音響、浴霸、取暖器等家用電器以及手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品也可以看到碳纖維的身影。

體育應(yīng)用中的三項(xiàng)重要應(yīng)用為球棒和球拍框架。據(jù)估計(jì)每年的球棒的產(chǎn)量為3400萬(wàn)副。全世界40%的碳纖維球棒都是由碳纖維制成的。全世界碳纖維釣魚(yú)桿的產(chǎn)量約為每年2000萬(wàn)副。網(wǎng)球拍框架的市場(chǎng)容量約為每年600萬(wàn)副，其它的體育項(xiàng)目應(yīng)用還包括冰球棍、滑雪杖等。碳纖維還應(yīng)用在劃船、賽艇等其它海洋運(yùn)動(dòng)中。