你所不知道的碳纤维复合工程塑料的应用
碳纤维作为新兴材料正由成长期进入到快速应用期，未来主要应用领域在无人机、航空航天、家用、交通等领域，预计在工业领域应用占70%，在休闲娱乐等领域的应用占15%至30%，碳纤维复合工程塑料主要性能有：⑴ 质量轻。碳纤维密度大约在1.76～1.80 g/cm3之间，所制复合材料密度在1.50～1.60 g/cm3之间，而钢材约为7.87 g/cm3。显然，CFRP比钢材轻得多。⑵ 高比强度和高比模量。CFRP的比强度约是钢材的7～12倍，比模量约是3～5倍。所以，CFRP可用来制造轻而强和刚而坚的各种制品。⑶ 耐疲劳强度高。CFRP的耐疲劳强度高， 显著优于钢材，使用寿命长。特别是抽油杆的往复运动，管外海水压力与管内压力不平衡而引发材料的疲劳，导致疲劳断裂。利用CFRP抽油杆可解决这一问题。⑷ 耐腐蚀。CFRP耐酸耐碱性强，耐各种环境腐蚀，且不生锈，在海水中使用寿命比钢制件长得多。（5）热性能优异。CFRP的热膨胀系数小，轴向热膨胀系数约为-0.1×10-6/℃，垂直于轴向热膨胀系数约为+35×10-6/℃。在冷态环境下不脆裂，在热态环境中尺寸稳定。CFRP的耐热性很大程度上取决于基体树脂。就碳纤维的耐热性而言，可在300 ℃以下的空气中长期使用。这么多优异的性能，成熟应用的案例有哪些呢？（1）高端自行车脚踏板如图1，需要的材料特点：高强度、耐磨性，良好的外观，替代传统金属脚踏；经过多次验证，最终选择PA-30CF/EleHPC材料。（2）油田行业用零部件如图2，长期在井下作业，需要的材料特点：高刚性、高强度、耐腐蚀；经过多次验证，最终选择PA-30CF/EleHPC材料。（3）无人机的结构件如图3，需要的材料特点：高强度、轻量化。使用的材料PA-CF/EleHPC。（4）煤矿粉尘检测仪表如图4，需要的材料特点：永久抗静电、防爆、无碳粉脱落。应需要检测煤矿粉尘浓度，所以设备使用过程中不能有碳粉脱落的影响，设备使用过程中可能会跌落，所以韧性要足够，使用的材料PC/ABS-ESD。（5）IC托盘如图5，需要的材料特点：导电性、高强度、耐高温。使用的材料PPE-CF20/EleHPC。 （6）机械用齿轮如图6，需要的材料特点：耐磨、高强度、耐高温。使用的材料PA66-CF30/EleHPC。碳纤维复合工程塑料的应用领域还有很多很多，这里只介绍了典型的几种，留心生活，你会发现，这个新兴材料的应用真的挺多！同时也加快了碳纤维材料工业的发展，是工程塑料史上一次重大的变革。
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