简述·碳纤维增强材料常见形式及应用

什么是纳米材料1纳米=10-9m相当于头发直径的6万分之一，尺度范围在1~100nm且与常规材料有显著差别的特殊效应的材料称之为纳米材料。图1 纳米管示意图 碳纤维与碳纳米管富勒烯和石墨烯等并称为碳碳四兄弟均是未来十大最具潜力新材料之一 。这里科普一下：碳纳米管纤维和碳纳米管区别： （1）碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。 （2）碳纳米纤维：是指直径为纳米尺度而长度较大的具有一定长径比的线状材料，此外，将纳米颗粒填充到普通纤维中对其进行改性的纤维也称为纳米纤维。狭义上讲，纳米纤维的直径介于1nm到100nm之间，但广义上讲，纤维直径低于1000nm的纤维均称为纳米纤维 。 2016年11月“全球首个碳纳米管纤维量产项目”在龙岗天安数码城启动。到2019年烯湾科技在龙岗将实现碳纳米管复合材料批量生产并进入产品规模化应用阶段。烯湾科技的碳纳米管纤维指标分别达到了3.2-5.05σ/Gpa和120-330E/Gpa，性能直逼目前最先进的T800H，S碳纤维。 碳纳米管纤维是把千千万万单根纳米管扭拧在一起的宏观纤维，具有轻质、高强、多功能性的特点，是新一代的特种纤维材料，对高端科技发展有着重大的战略意义。虽然目前全球尚未形成碳纳米纤维及复合材料行业，但学界普遍认为碳纳米管纤维作为下一代的新型高强度纤维材料。 一、技术开发 情况2000年，法国科学家首次报道了通过湿法纺丝工艺，制备碳纳米管含量高达50%以上的连续纤维材料，拉开了碳纳米管纤维研究的序幕。2002年，清华大学教授吴德海团队和美国伦斯勒理工学院教授P. M. Ajayan合作，首次报道了利用浮动化学气相沉积方法制备直径约为300至500微米的碳纳米管束，其长度达到20厘米；同年，清华大学教授范守善团队首次报道了从碳纳米管阵列拉丝制备碳纳米管纤维的方法；2004年，我国科学家李亚利在英国剑桥大学访学期间，与Alan Windle教授合作，实现了浮动催化化学气相沉积法连续制备碳纳米管纤维。期间，美国科学家报道了湿法制备纯碳纳米管纤维工艺。2018年，清华大学教授魏飞团队报道了厘米级碳纳米管管束，其强度达到80 GPa。 二、产品应用情况 1、碳纳米管导电浆料；其科创版中天奈科技就是以碳纳米管导电浆料为主要产品，获得较大的市场份额；图2 导电性对比示意图 来源烯湾科技宣传册 图3 天奈科技导电浆料 来源天奈科技网站 2、高性能碳纳米纤维；利用碳纳米管纤维的特性与碳纤维形成互补，在复合材料市场的应用； 图4 数据对比 来源烯湾科技宣传册 3、手机充电的智能衣服；美国辛辛那提大学（University of Cincinnati ）的工程师们与赖特-帕特森空军基地合作制造出一种可以为手机充电的衣服。这套衣服的实现要归功于碳纳米管的独特性质：巨大的表面积、高强度、导电、耐热。 来源：玻纤情报网 特别声明:公 众号部分文章和图片来源于网络，发布的目的在于传递更多信息及分享，并不代表本公 众号赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。版权归原作者所有，任何组织或个人对文章版权或内容的准确性存在疑议，请第一时间联系我们，我们会及时修改或删除。广告免责声明:为了公 众号稳定发展，本公众 号会不定时承接行业广告、产品推广、会议培训推广等广告展示方式有文章前/中/后以图片形式展示、软文展示、产品链接展示等。本公 众号只提供发布平台，对广告内容的真实性或有效性不做评价，请自行判别。所有广告内容及相关事项与本公 众号无关，特此声明。来源：碳纤维生产技术