碳纤维丝束与碳纤维复合材料是一个东西吗?
对于不了解碳纤维材料的人来说,对它的直观印象可能就是一种黑色的物质,至于它具备怎样的性能,又或者是怎么加工出来的就完全陌生了,更不会知道碳纤维丝束和碳纤维复合材料之间的关系了,正好科普一下这方面的知识。
碳纤维丝束是什么?
碳纤维材料并不是天然形成的,是有纤维材料经过高温热处理之后性能高分子单质,含碳量超过95%,具备非常稳定的物理结构,但是质地很软,如果不通过合适的加工制备,无法单独使用,所以科学家们想出方法,将碳纤维制备成单丝,再制备成丝束,用以生产加工更多的碳纤维制品。
碳纤维丝束的制备一般有两种方法:气相法和有机纤维碳化法。气相法是在惰性气体的加持下,将小分子有机物在高温下沉积为纤维,该法制备的是短纤维;而有机纤维碳化法是将有机纤维经过稳定化处理后生成耐焰纤维,在在惰性高温环境下将其碳化成长纤维。
碳纤维自身有不同的分类方式,包含T和M这2种,T表示抗拉强度,M表示抗拉模量。T系列和M系列是碳纤维力学性能的2个不同方向,而且互为排斥,而科学家经过研究,又制备出MJ系列的碳纤维丝束,尽可能的将强度和模量统一,以求得性能更均衡的碳纤维丝束。
碳纤维丝束同样也有不同的划分种类,其中按照碳纤维单丝数量来划分的话,有1K、3K、6K、12K、24K、48K等等,其中K表示1000,如3K碳纤维丝束中就包含了3000根碳纤维单丝。数字越大,说明该碳纤维丝束中的碳纤维单丝越多。该分类方式又可简单归类为大丝束和小丝束碳纤维,大丝束更适用于民用碳纤维领域,而小丝束碳纤维更适用于航空航天领域。
碳纤维复合材料是什么?
碳纤维复合材料的重点在“复合”这2个字上,说明它并不是单一的碳纤维材料,是将碳纤维作为增强体融合其他基体材料而形成的性能高强的复合材料。可能大家听过玻璃钢(玻璃纤维复合材料),碳纤维复合材料就与玻璃纤维复合材料类似,只是成型工艺存在一些差异。
目前碳纤维复合材料有较多的分类方式,主要以碳纤维物理形态和基体材料类型这2个大方向。碳纤维材料的物理形态有粉末、短切、长切和连续这几种,其中连续碳纤维的性能增强效果更好,是高端领域采用的主要方式。
如果按照基体材料来划分,主要有树脂、陶瓷、橡胶和金属这4种,每种基体材料具备的性能存在很大差距,其中树脂基体又分为热固性和热塑性2个分支。所以碳纤维复合材料其实包含的范围还是比较大的,而且性能区间也非常大。碳纤维丝束与碳纤维复合材料并不一样,前者为后者的原材料之一。
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