金属管材的足迹涉及到生活的方方面面,楼道栏杆、截面路灯、设备部件等等,不胜枚举。如果有一种材料可以在性能上完胜金属材料,那用它来生产钢材岂不是更好?还真有,碳纤维,在5个性能评判中,远超金属管。
 
5个优势让碳纤维管替代金属管成为可能
 
    5个优势让碳纤维管替代金属管成为可能
 
    1、强度优势:碳纤维丝束的抗拉强度可以超过3000MPa,即便是合称为碳纤维复合材料后,强度依然可以高达1500MPa,别以为这个数值不高,那得对比来看,普通金属管的抗拉强度是300-600MPa,而铝只有可怜的110-136MPa,强度上完胜金属管。
 
    2、重量优势:质量=密度*体积,相同体积下,材料的密度越小,整体质量就越轻。碳纤维复合材料的密度为1.6g/cm3左右,普通金属的密度为7.8g/cm3左右,铝的密度是2.7g/cm3左右,这么一对比,碳纤维管甚至比铝管轻40%以上。如果用在大型设备上,那工作效率提升将会非常明显。
 
    3、耐用性优势:不管是应用在哪里,好用是一方面,耐用又是另一个方面了。有的材料看着很厉害,但如昙花一现,不经用,也就没有太大的使用价值。碳纤维管的抗疲劳强度是拉伸强度的70-80%左右,而金属管的抗疲劳强度只有拉伸强度的30-50%,本来碳纤维管的抗拉伸强度就高,比例也高,抗疲劳性同样完胜金属管,耐用性不言而喻,使用寿命可超过50年。
 
    4、安全性优势:管材多用来做结构件,起到支撑作用,比如栏杆扶手,想想我们人靠在上面,自身强度自不必多说。管材用在工业生产中,随着承载负荷的提升,管材自身可能会发生破裂损坏的情况,金属管的破裂过程比较剧烈,可能会突然断裂,造成巨大的安全隐患,而碳纤维管如果发生破裂损伤,需要经过基体损伤、开裂、界面脱粘和纤维断裂等一系列过程,相对于金属管,进程会缓慢一些,安全性自然会高一些。
 
    5、热膨胀性优势:管材在使用过程中会面临高温和低温的环境问题,我们都知道金属会热胀冷缩,究其原因还是因为热膨胀系数太高,一旦温度发生较大变化,金属管同样会出现形变的问题。碳纤维管在这个方面的表现就明显好于金属管,还真别不信,我们来看具体的数字。铝的热膨胀系数为23×10^-6,钢的热膨胀系数为13×10-^6,而碳纤维的热膨胀系数只有1.4×10^-6,基本不发生形变,这对于高端领域(如航天)来说,可谓至关重要。
 
    说完了碳纤维管的5个性能优势,大家肯定会想,既然这样,为什么它还不能大规模的替代金属管应用于我们的生活中呢?其实碳纤维管也存在一些弱点,最明显的就是价格太贵了,比金属管贵好几倍。金属管已经大面积使用了,如果想要替代,成本太高了。另外金属管在硬度这个点上,是明显好于碳纤维管的,这也是碳纤维领域还在不断研究的重要课题。