碳纤维板受热会发生膨胀吗?
学过初中物理应该知道,大部分金属都具有热胀冷缩的特性,所以在一些特殊的应用场合下,金属的耐用性并不好。这种场景下,需要一些其他的材料来填补性能缺陷。作为新型材料中比较热门的碳纤维,是否也会发生热胀冷缩的问题?
受热膨胀与热膨胀系数有关
热胀冷缩与温度直接相关,其中受热膨胀的直接因素就是热膨胀系数的问题。什么是热膨胀系数呢?大家可以理解为物体因为温度改变而发生的涨缩变化,一般有线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数。线膨胀系数定义为,固体受热时任何线度、宽度、厚度和直径的变化。
碳纤维板受热会发生膨胀吗?
既然知道了受热膨胀与热膨胀系数相关,那我们来看看碳纤维板的热膨胀系数到底高不高吧。当温度为20℃~70℃的时候,T300碳纤维的热膨胀系数为0.74*10^6/K,M40碳纤维的热膨胀系数为1.23*10^6/K。
碳纤维的热膨胀系数小于金属,又有着四倍钢的强度、四分之一钢的重量,在很多领域已开始代替金属材料使用。而4211环氧树脂在20-100℃,热膨胀系数为67.1*10^6/K,碳纤维环氧树脂基复合材料制成碳纤维板的热膨胀系数应该在以上2者的范围区间中。
总结起来就是,碳纤维板的热膨胀系数远低于金属等材料,受热后同样会发生膨胀,但是因膨胀而导致的形变非常微小,肉眼几乎看不出来,这对于实际应用来说,具有非常高的价值。
部分场合下,碳纤维板对比金属板更适用
经过数据计算,碳纤维的热膨胀系数低于金属,拿金属做对比,吸收同样的热量,碳纤维复合材料没有变形或膨胀,但金属材料已经弯曲甚至断裂了。在工业生产中,热膨胀系数是选材时的一个参考因素。
拿飞机制造来举例,如果选用材料时没有充分考虑热膨胀系数这个因素,在温差变化较大的场景内超负荷使用,热膨胀系数较大的材料会出现损坏的问题,严重影响飞机的安全性。对于新型材料碳纤维来说,可能它的耐热性不高,但是并不妨碍它在部分高端场合下的应用前景,这可能就是所谓的物尽其用吧。
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