優(yōu)培德：碳纖維制品是復合材料中最強的嗎？

當今復合材料中使用的增強材料主要有三種：碳纖維、玻璃纖維和凱夫拉爾（芳綸）。當用于復合材料時，增強材料定義了性能標準，并負責在設計結構中承載載荷。 （樹脂負責將載荷轉移到纖維上。）簡而言之，增強材料的選擇是設計過程中不可或缺的一部分。

碳纖維產品

碳纖維因其高拉伸強度、低密度、高剛性和導熱性而被認為是航空航天和工業(yè)應用的首選。事實上，與凱夫拉纖維或玻璃纖維相比，碳纖維具有最高的材料強度。它在強度、重量和剛度方面超過了同類增強材料。因此它取代了以前使用鋁或鈦的航空航天部件中的合金部件。碳纖維復合材料在施加負載時保持尺寸公差的能力強，也就是尺寸穩(wěn)定性極好。

盡管這些特性非常好，但這也會導致碳纖維層壓板在超過最大值時突然斷裂或碎裂。然而，碳纖維不能很好地吸收能量，因為它會沿著纖維將能量轉移，這可能是好也或者是壞，還是取決于其設計時的布局。碳纖維最好與環(huán)氧樹脂一起使用，以實現(xiàn)其最大性能。

常見應用：高性能飛機和航空航天結構、無人機、骨架管、擾流板、船、體育用品（球拍、球桿、球棒、棍棒、箭頭、自行車）加強筋、賽車零件、高端汽車面板、電子、醫(yī)療成像、音樂設備、釣魚竿和部件

玻璃纖維

玻璃纖維是當今復合材料中最常用的織物類型。玻璃纖維的低成本和整體強大的物理性能使其成為有經濟頭腦的業(yè)余愛好者和專業(yè)人士的主力。玻璃纖維幾乎遍及人類已知的每個行業(yè)。玻璃纖維復合材料仍可生產出堅固、重量輕的部件，可用于最廣泛的應用。目前復合材料中使用的玻璃纖維主要有兩種類型。

1）E-Glass 是用于電氣用途，因為它不導電。這種更便宜的選擇如今廣泛用于許多應用中，但不限于此，用作碳纖維部件與金屬部件二次粘合的界面。

2）S-Glass 是指強化玻璃纖維。它具有約 20% 的強度特性，更硬且更耐沖擊。雖然與 E-Glass 相比成本較高，但根據應用或結構需求，它可以提供更好的性價比。

通常這兩種類型的纖維會被結合起來用更好的發(fā)揮各自的優(yōu)勢。眾所周知，S 玻璃非常適合結構的外層，因為它為結構提供了剛性和強度。E玻璃增強復合材料并為其提供能量吸收。玻璃纖維可用于所有熱固性樹脂應用（聚酯/乙烯基酯/環(huán)氧樹脂）.

常見應用：船、隔熱材料、汽車零部件、水池、滑水道、管道、冷卻塔、防滑表面、航空航天、釣魚竿、壓力容器

凱夫拉爾

凱夫拉纖維是復合材料行業(yè)廣泛使用的最輕、最堅韌的織物類型。如今它單獨用作防彈背心、抗沖擊和防切割安全設備的織物，并用作阻燃劑。凱夫拉纖維在用作織物或復合材料之間具有最高的優(yōu)勢。在復合材料中，凱夫拉爾用于生產與其他纖維相比具有最佳抗沖擊和耐磨特性的復合材料產品。凱夫拉纖維填補了玻璃纖維和碳纖維之間的剛度差距，同時提供高強度增強。則凱夫拉纖維可能很難切割和加工。凱夫拉爾復合材料部件需要涂漆，因為當暴露在紫外線輻射和陽光下時，它們會隨著時間的推移而降解。

常見應用：高性能飛機和航空航天結構、防彈衣、沖浪板、賽車運動保護、皮劃艇、獨木舟和壓力容器、船體橫梁、汽車車身零件

綜合比較

所有復合材料增強材料都有明顯的優(yōu)點和缺點，即使有了上述信息，復合材料的選擇仍然很棘手。然而，沒有什么可以說組件或結構不能擁有所有材料中最好的。以救生艇為例。使用凱夫拉纖維作為材料將生產出重量輕、吸能的救生艇。然而，一旦撞到巖石上導致壓縮損壞，它可能就不太耐用了。在外部使用 S-Glass 玻璃纖維層并用一層 E-Glass 加固可以使救生艇的使用大大提升壽命。在內層中利用凱夫拉纖維的輕質優(yōu)勢可能會制造出更好的救生艇。僅碳纖維皮劃艇就可以減輕重量，因為強度重量比是最好的，并且提供了一種設計高剛性和堅固的船體的方法。救生艇最終將非常昂貴，并且仍然可能無法提供長壽命所需的抗沖擊性和抗疲勞性。還制造了使用 CF / FG 和 Kevlar / CF 的混合材料。使用 Kevlar/CF 混合材料可以生產出一種輕質救生艇，它可以利用兩種材料的優(yōu)點，既堅固又能夠吸收能量。

復合材料的整體優(yōu)點在于可以有一千種不同的方法來實現(xiàn)目標，就像我們偉大的中醫(yī)一樣，配方的神奇之處。復合材料為世界提供了一個利用無窮無盡的織物、纖維、紗線、斜紋布和樹脂發(fā)揮創(chuàng)造力來解決問題的機會。

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