淺談碳纖維織物的應用

陳曉蕾

摘 要：碳纖維具有質輕、高強、高模、耐腐蝕、低膨脹、抗疲勞等特性，在建筑材料、交通、航空航天、醫療等領域中得到了廣泛的應用。本文主要針對常見碳纖維織物的種類與應用進行分析。

關鍵詞：碳纖維織物；種類；應用

近年來，以碳纖維織物為代表的新型復合材料已經在建筑材料、交通、航空航天、醫療等領域中得到了廣泛的應用。該種材料強度高、質地輕、耐腐蝕性能強，具有良好的應用趨勢。

1 碳纖維織物的常見種類

碳纖維織物包括碳纖維單向織物、碳纖維雙向織物、碳纖維多軸向織物三種。碳纖維單向織物可以通過機織、無緯、縫編單向織物三種織造方法織造，具有質量輕、耐久性強、耐酸堿腐蝕性強等特點；碳纖維雙向織物有包括純碳纖維織與碳纖維交織物，擁有很多優質的力學性能，能防止紗線滑動，大大的提高了尺寸的穩定性能；碳纖維多軸向織物不卷曲，擁有多軸向以及多層結構的材料，而且每一層材料的質量因為具體用途的不同而不同，多軸向織物整體的材料性能較好，抗撕裂以及拉伸性能也很好，特別是沿厚度方向的經編線，大大的提高了每一層間的性能，設計領過，可以根據設計的需要來進行調整。碳纖維織物還分為斜紋和斷文織物兩種，平穩織物強度高較高，較為精細，取向度高，目前大量應用于船舶、建筑、交通以及體育器材等方面。同時碳纖維應用技術的不斷革新和提高，其應用的領域也越來越廣闊；碳纖維多軸織物的耐腐蝕、可塑造可設計性強，與其他結構材料一起應用的過程中能夠使應用材料的整體結構得到優化，大大降低了成本，因此碳纖維多軸織物目前被廣泛應用于航天、體育休閑一級一般的工業領域中，碳纖維消費的最大市場是航空航天業，占據了市場份額的21%。因為碳纖維織物的這些多種優質性能使其在現代社會中多種領域得到了廣泛的使用。

2 碳纖維織物的應用

碳纖維織物在汽車，多層鋼筋，保溫溫控等領域都投入了使用。目前有碳纖維單向織物已經已經成功應用于建筑中，比如橋梁工程，帶柱工程等的修復加固等。因為碳纖維單向織物的拉升強度比普通的碳素鋼板拉伸強度要高10倍以上，而且織物質量輕薄，柔軟性很強，寬度在（20cm～100cm）之間，使得碳纖維單向織物在實際工程的應用中比較靈活方便，而且碳纖維織物能夠大大的提高工程中橋梁板的抗彎性能。試驗證明，在橋梁板上粘貼一層碳纖維單向織物可能會將橋梁的抗彎性能提高5%～8%，抗壓性以及靈活性等這些優質的特性就使得碳纖維的特征在建筑橋梁工程加固領域應用會更進一步的廣泛應用起來，比如國內的九江大橋、國道舊橋加固等加固工程中都運用了碳纖維織物。同時碳纖維織物在海洋工程領域的應用也會逐步加大應用，碳纖維耐腐蝕性強的性能對于在海洋中進行鉆井有著非常強大的作用，深海油田就需要碳纖維織物這種耐腐蝕性強，抗壓性強的材料。碳纖維雙向織物目前還主要應用于工業產品領域，主要用于抗拉、抗剪以及抗震加固。

隨著經濟的發展，科技水平得到了顯著的提升，碳纖維在汽車行業的應用也更加的廣泛和成熟，目前碳纖維增強塑料在汽車的生產過程中開始尋找新的突破口，逐步開始對碳纖維織物進行規模化的應用。如若在運輸工具上運用碳纖維織物，則不僅能夠減輕重量，降低慣性，還能夠實現節能減排，降低能耗，同時碳纖維還能夠進行回收，在生產汽車的過程中，裁剪下來的多余的碳纖維還能夠作為其他的一些裝飾件或者用于汽車的剎車片，而且在交通運輸行業，安全性能是第一位置。碳纖維在應用的過程中，減重對于降低交通運輸的運營成本來說意義很大，使用壽命也可以延長。碳纖維多軸織物在風電葉片的應用中，能夠減輕單位千瓦的質量，使轉換效率的方向得到極大的提高，而且制作成本較低。這就真真正正的做到了環保、節能、節省。所以目前在世界上很多國家已經廣泛使用碳纖維多軸織物，并且逐步代替其他的纖維織物。

3 結語

目前，中國碳纖維織物應用于工業目前仍然存在一些發展的障礙，結構性過剩，生產流程流程過長，控制點眾多，需要綜合多門學科知識，我國的人才儲備不夠充足，同時碳纖維織物在工藝及設備方面要求高。從供需關系方面來看，我國碳纖維織物在低端產品應用領域有嚴重的產能過剩問題，利潤很低，在高端的民航以及軍工領域需求特別高，但是相對而言價格也特別的昂貴。隨著科技的發展，我國的很多工業領域也在逐步發展，對于碳纖維織物的需要也快速的增長，對于碳纖維織物的更深層次的研究與應用也成為了當前一個重要的問題，將碳纖維織物應用于我們的日常生活中，必然是一個大勢所趨。

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