就碳纖維而言,日本占到了碳纖維市場(chǎng)約70%的份額,碳纖維也被應(yīng)用于越來越多的領(lǐng)域(圖1)。

圖1 碳纖維的需求推移
用樹脂將碳纖維固化(復(fù)合)后可以作為CFRP進(jìn)行使用。航空客機(jī)使用的CFRP中,樹脂占到了體積分?jǐn)?shù)的約40%,使用彈性(剛性)較高、熱收縮/硬化收縮較小、與碳纖維結(jié)合性較好的環(huán)氧樹脂。CFRP具有以下特點(diǎn)(圖2)。
比強(qiáng)度(強(qiáng)度÷密度)、壁彈性率(彈性÷密度)較高(輕而強(qiáng))
抗疲勞性優(yōu)異(長(zhǎng)期反復(fù)載荷也難以損壞=壽命長(zhǎng))
不發(fā)生銹蝕(投入維護(hù)的勞動(dòng)力較少)
熱膨脹系數(shù)小(尺寸穩(wěn)定性好)

圖2 輕而強(qiáng)的CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic)
此外,從制備的角度來看,CFRP大的特點(diǎn)在于其工藝性(圖3)。終產(chǎn)品部件的設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行。將碳纖維在需要的方向進(jìn)行排列,僅使用要求所需的量,避免了浪費(fèi)。

圖3 CFRP的研究領(lǐng)域
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