碳纤维材料在运动器材中的应用 - 图文

1.什么是碳纤维材料？

碳纤维是纤维状的碳材料, 由有机纤维原丝在1 000℃ 以上的高温下碳化形成, 且含碳量在90%以上的高性能纤维材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。

2.碳纤维材料杰出的力学性能

碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。

3.碳纤维材料在运动领域的应用

像撑竿、高尔夫球杆、网球拍、自行车、滑雪板、皮划艇等靠人力来使其运动的体育器材，人们希望其质量越轻越好; 即使是靠人力以外的其他动力来使其运动的器材，如赛车、帆船、摩托艇等，在相同的条件下也以质轻为好。碳纤维复合材料在这里具有很大优势。

由碳纤维制造的自行车车架，因为其超轻的重量，高强度与良好的刚度，良好的可塑性，正受到越来越多的运动员的青睐。一辆由碳纤维制造的自行车重量可以控制在8到9千克左右，这样的重量，尤其是在登山时候，优势非常明显.

但是碳纤维车架的缺点也非常明显，首先是高昂的价格，使得其普及率很低，大多是专业车手在使用。其次，虽然其在纤向拉伸能力很强，但是其剪断强度很弱，也就是说当碳纤维车架收到冲撞或者出现很小的破损的时候，基本上意味着报废，碳纤维车架相当于一次性的，无法维修。

4.碳纤维材料的市场需求及前景展望

从2004年起，碳纤维市场突然紧缺，出现了供不应求局面，价格随之急剧上涨。北美及欧洲是碳纤维的主要需求地，两地的需求量约占全球总需求量的2/3。碳纤维需求扩大的背景包括两个方面：一是越来越的民用飞机制造商将碳纤维作为机体材料；二是碳纤维在风力发电、液化气罐、自行车、体育用品等领域的用途正在逐渐扩大。 随着航空航天、体育休闲和工业应用对碳纤维的需求大幅度增加，全球碳纤维市场正以平均每年两位数的速度快速增长。

综合产能和需求变化，全球碳纤维行业在未来几年中仍可维持两位数的增长，且供小于求。

尽管我国从２０世纪６０年代后期就开始ＰＡＮ基碳纤维研究工作，且与国

外开始的时间相差不远；但由于在原丝与碳化的关键技术及设备上一直未能取得突破，特别是ＰＡＮ原丝技术停滞不前，因此与世界上碳纤维生产先进水平的国家相比，在数量和质量上差距越拉越大。尽管我国的碳纤维生产发展缓慢，但消费量却与日俱增，市场需求旺盛。随着市场需求的增加，特别是国防、军工、航空航天、体育用品等方面需求的增长，每年从国外进口的碳纤维越来越多。这就要求我们必需加快研究、生产步伐，抓住发展机遇，尽快实现和提高我国碳纤维国产化生产水平。

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