碳纖維拉伸強(qiáng)度與缺陷

　　碳纖維有許多優(yōu)異的性能，這是其它材料無法比擬的，它的密度小、質(zhì)量輕、拉伸強(qiáng)度大、拉伸模量高、耐疲勞、耐磨損、抗蠕變、耐腐蝕、不生銹、生物相容性好、具有優(yōu)異的減震性能。但它屬于脆性材料，拉伸強(qiáng)度受控于各類缺陷，下面就來詳細(xì)說一下。
 

（圖示：碳纖維板）
 

　　缺陷分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷。就缺陷來源，又可分為先天性缺陷和后天性缺陷。前者是由原絲“遺傳”下來的，后者則是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。在碳纖維的各類缺陷中，表面缺陷約占90%左右，是影響拉伸強(qiáng)度的主要因素之一�？茖W(xué)家們做過試驗(yàn)，證明碳纖維拉伸強(qiáng)度不斷提高是因缺陷尺寸不斷減小的緣故。這也就是說，20世紀(jì)80年代，缺陷尺寸較大，是微米級(jí)，使纖維拉伸強(qiáng)度在4GPa以下，相當(dāng)于當(dāng)時(shí)產(chǎn)品T300和T400。20世紀(jì)80年代中、后期，缺陷尺寸已控制在亞微米級(jí)，碳纖維拉伸強(qiáng)度已提高到7GPa左右，出現(xiàn)了高強(qiáng)型碳纖維T700、T800和T1000。21世紀(jì)初到現(xiàn)在，人們?nèi)栽诓扇「鞣N技術(shù)措施繼續(xù)減小缺陷尺寸，有望使碳纖維的拉伸強(qiáng)度提高到1OGPa左右。

 

　　目前，實(shí)驗(yàn)室已研制出拉伸強(qiáng)度為9.03GPa的PAN纖維，要提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的基本思路是降低各類缺陷的尺寸。經(jīng)過科學(xué)家們不斷研究，相信過不了多久，這個(gè)問題就能得到徹底的解決。關(guān)于其它碳纖維常見的問題以及解決方法，可參看《怎么降低碳纖維的缺點(diǎn)》。

 

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