今天只推出碳纖維樹脂復(fù)合材料；碳纖維和陶瓷復(fù)合材料,，難以充分發(fā)揮連續(xù)碳纖維的優(yōu)勢,；水泥和建筑相關(guān)的可以以后再分享,。

1、碳纖維本身的強度

   碳纖維復(fù)合材料本身的抗拉強度從2GPa到8GPa,，拉伸模量從200GPa到750GPa,。而目前工業(yè)上使用的超高強度鋼強度只有2GPa，鋼的模量是210GPa,。也就是說,，碳纖維本身的抗拉強度和模量是超高強度鋼的1-4倍，而密度只有鋼的1/5,。

簡單分享幾個碳纖維復(fù)合材料強度數(shù)據(jù),。

1)環(huán)氧樹脂碳纖維SMC

2)連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料，60%碳纖維增強的PA6,，拉伸強度1.9GPa,，拉伸模量100GPa沿著纖維方向；彎曲強度為1GPa,，彎曲模量接近100GPa,。

    總之,，碳纖維樹脂基復(fù)合材料是目前應(yīng)用最廣泛的。碳纖維復(fù)合材料連續(xù),，可以充分發(fā)揮碳纖維高強度,、高模量的優(yōu)勢。在飛機上應(yīng)用廣泛,，在汽車行業(yè)潛力最大,。短/長碳纖維復(fù)合材料由于成型工藝簡單，有各向同性的傾向,，在性能要求不太高的應(yīng)用中也開始發(fā)展緩慢,。我喜歡連續(xù)碳纖維的拉擠工藝和碳纖維的SMC工藝。

3)短碳纖維增強PP(20%碳纖維增強PP),，如下圖所示,，拉伸強度85MPa，拉伸模量9.7GPa,，(純PP拉伸強度20MPa左右,，模量1GPa,；20%玻璃纖維增強PP,，拉伸強度約50MPa，模量5GPa),。

幾個硬知識點:

   材料是各向同性的,，也就是說，在理論上,，拉伸和彎曲強度和模量是相同的,。

   高分子材料是各向異性的，即不同方向拉伸和彎曲的強度和模量會不同,。尤其是纖維增強聚合物材料,，隨著纖維長度的增加，各向異性更加明顯,。

   碳纖維復(fù)合材料本身有點各向異性,，但是拉伸和彎曲強度在同一個數(shù)量級。(參考資料:單根碳纖維的拉伸和柔性性能,，內(nèi)藤k等,。).你看到的碳纖維之所以像頭發(fā)一樣柔軟，是因為它太細了(碳纖維的直徑只有頭發(fā)的1/50),。

2,、碳纖維復(fù)合材料的強度

   碳纖維復(fù)合材料不僅是單向帶和機織物(連續(xù)纖維)，還有碳纖維粉,、短纖維,、中長纖維和長纖維增強復(fù)合材料,。粉末、短纖維和中長纖維增強塑料均可通過注射成型加工成型,。長纖維和連續(xù)纖維增強復(fù)合材料通過模塑,、RTM和其它工藝成型。

有一篇關(guān)于3D打印用碳纖維增強聚合物材料的文章,，可以參考一下,。

    對于不同纖維長度對性能、工藝和成本的影響有一個清晰的描述,。隨著纖維長度的增加,，復(fù)合材料的剛度和強度逐漸增加，但尺寸復(fù)雜度和生產(chǎn)效率逐漸降低,。(如果不明白,，可以留言。)