CF/PEEK复合材料全性能解析
热塑性碳纤维可能是未来30年材料行业发展的核心之一,它的机械性能得益更好的保留,同时又具备了热塑性树脂的热重塑特性,可能从根本上改变目前碳纤维制品的加工方式。碳纤维聚醚醚酮(CF/PEEK)复合材料是目前重点的研究对象,如果该型复合材料的技术突破,有望在尖端医疗领域发挥极大的作用,尤其是骨科植入方面带来新的希望。
CF/PEEK复合材料全性能解析
CF/PEEK复合材料,是由碳纤维与聚醚醚酮融合而成的复合材料,其中以连续碳纤维增强的品类更为出色。不过连续碳纤维想要被聚醚醚酮树脂充分浸润,形成稳定的物理结构,难度很高。目前市场中多以短切碳纤维增强聚醚醚酮复合材料居多,但即便是这样,该型复合材料的性能已经非常出色,下面我们来对该型复材的性能做一个较为全面的总结。
1、抗拉强度:CF/PEEK复合材料的拉伸强度范围为400MPa至1200MPa,具体拉伸强度可能受到其他因素的影响,例如缺陷的存在、纤维/基体粘合力以及环境条件等。
2、弹性模量:碳纤维的弹性模量通常为200GPa至700GPa,而PEEK树脂基体的弹性模量约为3.5GPa至4.5GPa,CF/PEEK复合材料的弹性模量范围为60GPa至150GPa。
3、密度和重量:CF/PEEK复合材料的密度通常在1.45g/cm3至1.6g/cm3,与钢或铝等金属相比,该型复合材料的轻量化优势很明显,对比热固性碳纤维也略轻一些。
4、耐温性:CF/PEEK复合材料可以承受高温和低温,而不会显着降低其机械性能,通常可以在-70°C至250°C的温度范围内运行,并且性能损失较小。
5、耐化学性:CF/PEEK复合材料中的PEEK基体对多种化学品具有出色的耐化学性,包括酸、碱、溶剂和燃料。这一特性使得CF/PEEK复合材料适用于需要接触刺激性化学品的应用,例如化学加工或石油和天然气行业。
6、抗疲劳性:CF/PEEK复合材料具有良好的抗疲劳性,使其能够承受循环载荷和重复应力,而不会显着降低性能。这一特性使它们适用于耐用性和抗循环载荷至关重要的应用,例如航空航天或汽车部件。
7、导电性:由于碳纤维的导电性质,CF/PEEK复合材料具有一定程度的导电性。不过PEEK树脂基体本身是绝缘体,这限制了复合材料的整体电导率。CF/PEEK复合材料的电导率通常是各向异性的,这意味着它会根据电流相对于纤维排列的方向而变化。
8、导热性:与金属和一些其他材料相比,CF/PEEK复合材料通常具有相对较低的导热率,它的导热率通常在0.5W/m·K至5W/m·K之间。
9、生物相容性:CF/PEEK复合材料的生物相容性已被广泛研究,并在各种生物医学应用中显示出前景。CF/PEEK复合材料的生物相容性是指它们与生物系统相互作用而不引起有害影响或不良反应的能力,具体体现在惰性、组织相容性、耐腐蚀性、生物活性等方面。
CF/PEEK复合材料的性能多样性,决定了它可以在多个不同的行业领域发挥作用,但这一切的前提是复合材料本身的物理结构要足够稳定。目前全球多个国家和企业,致力于研究出更便捷、可批量化的制备技术,一旦突破技术瓶颈,CF/PEEK复合材料的潜在市场将会遍及到各行各业。
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