近年來碳纖維持續(xù)熱門，很多行業(yè)的領(lǐng)航者都想提前布局碳纖維的應(yīng)用，以免錯過這個成為技術(shù)領(lǐng)先的又一次機(jī)會。那為什么大家都想試試碳纖維呢？

這里分析以下幾點(diǎn)原因，供參考：

原因1：

人們考慮使用碳纖維的主要原因是其高剛度重量比，碳纖維非常堅(jiān)固、非常堅(jiān)硬并且相對較輕。
材料的剛度是通過其彈性模量來測量的。
碳纖維的模量通常為 34 MSI (234 Gpa)。
碳纖維的極限拉伸強(qiáng)度通常為 600-700 KSI (4-4.8 Gpa)。
與 2024-T3 鋁相比，其模量僅為 10 MSI，極限拉伸強(qiáng)度為 65 KSI，或與 4130 鋼相比，其模量為 30 MSI，極限拉伸強(qiáng)度為 125 KSI。
由于碳纖維材料和加工的改進(jìn)，還可以提供高模量和超高模量碳纖維或高強(qiáng)度碳纖維。
復(fù)合碳纖維部件是碳纖維和樹脂（通常是環(huán)氧樹脂）的組合。
碳纖維復(fù)合材料部件的強(qiáng)度和剛度將是纖維和樹脂的強(qiáng)度和剛度組合的結(jié)果。復(fù)合材料零件的局部強(qiáng)度和剛度的大小和方向由層壓板中的局部纖維密度和方向控制。
在工程中，通常根據(jù)強(qiáng)度與重量比（比強(qiáng)度）和剛度與重量比（比剛度）來量化結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢，特別是在減輕重量與提高性能或降低生命周期成本相關(guān)的情況下。
由標(biāo)準(zhǔn)模量平紋碳纖維以平衡且對稱的 0/90 鋪層制成的碳纖維板的彈性彎曲模量約為10 MSI。它的體積密度約為 0.050 磅/立方英寸。因此，該材料的剛度重量比或比剛度為 200 MSI。該板的強(qiáng)度約為 200 MSI。 90 KSI，因此該材料的比強(qiáng)度為 1800 KSI
相比之下，6061 鋁的彎曲模量為 10 MSI，強(qiáng)度為 35 KSI，體積密度為 0.10 磅。這會產(chǎn)生 100 MSI 的比剛度和 350 KSI 的比強(qiáng)度。 4130 鋼的剛度為 30 MSI，強(qiáng)度為 125 KSI，密度為 0.3 lb/in3，這會產(chǎn)生 100 MSI 的比剛度和 417 KSI 的比強(qiáng)度。
材料比剛度比強(qiáng)度
碳纖維   200 MSI   1800 KSI
6061 鋁  100 MSI   350 KSI
4130 鋼  100 MSI   417 KSI
因此，即使是基本的平紋碳纖維面板的比剛度也比鋁或鋼大 2 倍。它的比強(qiáng)度是鋁的 5 倍，是鋼的 4 倍以上。
當(dāng)人們考慮通過最優(yōu)化的纖維鋪放定制碳纖維面板剛度的選擇，并考慮利用輕質(zhì)芯材的夾層結(jié)構(gòu)可能顯著增加剛度時，碳纖維復(fù)合材料在各種應(yīng)用中的優(yōu)勢顯而易見。具體數(shù)字取決于構(gòu)造和應(yīng)用的細(xì)節(jié)，這就需要有設(shè)計(jì)和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的廠商提供適合的結(jié)構(gòu)和材料組合。例如，泡沫芯夾層結(jié)構(gòu)在彎曲時具有極高的強(qiáng)度重量比，但在壓縮或壓碎時不一定具有極高的強(qiáng)度重量比。此外，任何組件的載荷和邊界條件對于特定結(jié)構(gòu)來說都是獨(dú)特的。因此，如果不仔細(xì)考慮所有設(shè)計(jì)因素，就不可能提供在給定應(yīng)用中直接替代鋼板的碳纖維板的厚度。這是通過仔細(xì)的工程分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來完成的。
碳纖維設(shè)計(jì)靈活性的一個例子是沿特定軸定制剛度的梁的定制設(shè)計(jì)。江蘇優(yōu)培德的碳纖維管制造方法，以實(shí)現(xiàn)沿每個彎曲軸的最佳剛度。此類管的抗彎性能與工字鋼相似，但仍保留了管的高扭轉(zhuǎn)剛度。

原因2：低熱膨脹
選擇碳纖維的一個重要好處是其隨溫度變化的尺寸穩(wěn)定性。碳纖維的熱膨脹系數(shù)小于每攝氏度百萬分之1.4cm，而鋼的熱膨脹系數(shù)為每攝氏度百萬分之9.8cm，鋁的熱膨脹系數(shù)為每攝氏度百萬分之1.4cm。

原因3：各向異性特性
在設(shè)計(jì)復(fù)合材料零件時，不能簡單地將碳纖維與鋼、鋁或塑料的性能進(jìn)行比較。這些材料具有均勻性（所有點(diǎn)的屬性都相同）和各向同性（沿所有軸的屬性都相同）。相比之下，碳纖維部件既不是均勻的也不是各向同性的。在碳纖維部件中，強(qiáng)度沿纖維的軸線分布，因此纖維密度和取向極大地影響機(jī)械性能。

因此碳纖維材料性能優(yōu)勢最大化的運(yùn)用于產(chǎn)品和功能，其重要因素在于設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，最大發(fā)揮其特性，優(yōu)培德技術(shù)團(tuán)隊(duì)多年實(shí)戰(zhàn)于設(shè)計(jì)研發(fā)碳纖維等復(fù)合材料產(chǎn)品，可參與前期的B面設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)等，有任何需求請直接聯(lián)系技術(shù)支持13968211586.