碳纖維復合材料的輕量化特性

 

    碳纖維本身是纖維絲束，應用時多采用編織布和樹脂復合的形態來制作成碳纖維制品，所以我們主要了解碳纖維復合材料的質量概念。

    碳纖維絲的密度區間為1.5~2.0g/cm^3，相對于大部分金屬材料要小很多，即便很輕的鋁也要比碳纖維高出一倍。碳纖維多使用的樹脂基體，大部分樹脂的密度比碳纖維絲還要低，所以碳纖維復合材料重量相對于金屬材料有著明顯的優勢。相比我們常見的鋼材料，碳纖維復合材料相比要輕四倍以上。

    重量輕僅僅是碳纖維復合材料的特點之一，塑料材質也能達到相似的重量優勢。碳纖維復合材料另一大特點是強度高，在應用領域中多作為金屬材料的升級替代材料。

    常用的T300碳纖維，單拉伸強度一項就要比生活中常用的鋼材高四倍，這是目前同等重量下的其他材料難以達到的。在航空航天、汽車輕量化、體育用品減重等領域都依靠碳纖維復合材料來實現。

    以挪恩復材為某機械臂廠商定制的碳纖維機械臂為例，該碳纖維復合材料機械臂總長930mm，寬150mm，壁厚5mm，整只機械臂的總重量僅有3.5kg，相較同尺寸的碳纖維機械臂和鋁合金機械臂，碳纖維機械臂總重量減輕了約40%。

    隨著生活品質和工藝水平的提升，碳纖維復合材料這種優質材料會在更多領域得到應用。高檔美觀重量輕，強度又高的碳纖維將覆蓋生產生活的方方面面。