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碳纤维的主要用途是与树脂,金属,陶瓷等基体复合,制成结构材料,碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度,比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的,在密度,刚度,重量,疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温,化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。
碳纤维是50年代初应火箭,宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的,现在还广泛应用于体育器械,纺织,化工机械及医学领域,随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻,促使科技工作者不断努力提高,80年代初期,高性能及超高性能的碳纤维相继出现,这在技术上是又一次飞跃,碳纤维布胶同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。
由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料,由于其比重小,刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料,因为航天飞行器的重量每减少1公斤,就可使运载火箭减轻500公斤,所以,在航空航天工业中争相采用先进复合材料,有一种垂直起落战斗机,它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4,占机翼重量的1/3,据报道,美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发射管等,都是用先进的碳纤维复合材料制成的。
现在的F1(世界一级方程锦标赛)赛车,车身大部分结构都用碳纤维材料,顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维,用以提高碳纤维布胶气动性和结构强度。
碳纤维可加工成织物,毡,席,带,纸及其他材料,传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂,金属,陶瓷,混凝土等材料中,构成复合材料,碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料,电磁屏蔽除电材料,人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳,机动船,工业机器人,汽车板簧和驱动轴等。
碳纤维增强聚合物(carbonfibrereinforcedpoly-mer简称cfrp,也称为碳纤维增强塑料)是由环氧树脂粘高抗拉强度的碳纤维束而成的。
使用碳纤维布加固具有以下几个优点:。
a,强度高(碳纤维布胶强度约为普通钢材的10倍),效果好。
b,加固后能大大提高结构的耐腐蚀性及耐久性。
c,自重轻(约200g/m2),基本不增加结构自重及截面尺寸,柔性好,易于裁剪,适用范围广。
d,施工简便(不需大型施工机构及周转材料),易于操作,经济性好,e,施工工期短(本工程实例仅用一周),因此,碳纤维结构加固技术在混凝土结构方面已产生较大的效应。
碳纤维加固技术适用于各种结构类型,各种结构部位的加固修补,如梁,板,柱,屋架,桥墩,桥梁,筒体,壳体等结构,要求基层混凝土的强度等级不低于c15即可,另外,砖砌体的某些力学性能也可以用碳纤维进行加固。
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