解读碳纤维复合材料的性能和不足

碳纤维复合材料主要用于汽车。碳纤维是一种高强度、高模量的新型纤维材料，其含碳量高达95%以上。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向堆积并碳化石墨化而成的微晶石墨材料。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，其比重小于钢的1/4。碳纤维树脂复合材料的拉伸强度一般在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，拉伸弹性模量为23000~43000Mpa，也高于钢。接下来，让我们用边肖了解一下碳纤维复合材料的性能和缺点。

碳纤维复合材料的性能

碳纤维增强复合材料不同于使用传统纤维(如玻璃纤维或芳香族聚酰胺纤维)的其他FRP复合材料。CFRP复合材料的优良性能包括:重量轻。传统的玻璃纤维增强复合材料使用连续玻璃纤维，其含量为70%(玻璃重量/总重量)，每立方英寸的密度通常为0.065磅。

虽然高强度CFRP复合材料重量轻，但与玻璃纤维复合材料相比，单位重量的CFRP复合材料具有更高的强度和更大的硬度。与金属材料相比，这一优势更加突出。比如，经验告诉我们，在同等强度的情况下，CFRP材料与钢相比，重量只有钢的1/5。可想而知，为什么所有的汽车制造商都在研究用碳纤维代替钢材，从而提高产品的性能。

当CFRP复合材料与最轻金属之一的铝相比时，按照基本假设，同等强度的铝的重量约为碳纤维的1.5倍。当然，实验中还有很多其他变量，可能会影响比较结果。比如材料的等级和质量不同，复合工艺、生产工艺、纤维结构和质量也需要考虑进去。

碳纤维复合材料的缺点

成本高虽然CFRP复合材料性能优异，但为什么碳纤维没有广泛应用于产品生产？目前，CFRP复合材料的生产成本太高。根据目前的市场情况(供需)，碳纤维的种类(航空级VS商用级)和纤维束的大小不同，纤维的价格也不同。每磅碳纤维原料的价格可以达到玻璃纤维价格的5-25倍。与钢铁相比，CFRP材料的高成长性更为突出。

导电性可以作为碳纤维复合材料的一个优点，在实际应用中也可能是一个缺点。碳纤维导电性极强，而玻璃纤维是绝缘的。许多产品使用玻璃纤维，而不是碳纤维或金属，因为它需要严格的绝缘。

在公共设施的生产中，许多产品需要使用玻璃纤维。比如梯子的制作，使用玻璃纤维作为梯架，因为当玻璃纤维梯与电源线接触时，触电的可能性会降低很多。碳纤维梯子导电性极强，后果不堪设想。

虽然碳纤维复合材料的成本居高不下，但随着科技的进步，更多的高效产品指日可待。或许在我们的有生之年，我们将有望见证高性能碳纤维产品在消费市场、工业生产和汽车制造中的广泛应用。