碳纖維比鋼鐵硬多少倍

㈠ 碳纖維的剛度是鋼的幾倍

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景，綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能，不少人預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
碳纖維是含碳量高於90％的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大於4000MPa的又稱為超高強型；模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主義國家實行禁運封鎖政策，1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進的碳纖維技術仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術，即使我國進入WTO，形勢也不會發生大的變化。因此，除了國人繼續自力更生發展碳纖維工業外，別無其它選擇。因此，國外尤其是碳纖維生產技術領先的日韓等國對中國的碳纖維材料及製品的出口一直保持相當謹慎的態度，只有為數很少的中國企業能夠與其建立合作關系，擁有其產品的進口渠道。
目前世界碳纖維產量達到4萬噸／年以上，全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德國SGL西格里集團，韓國泰光產業，我國台灣省的台塑集團，等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術，並且有規模化大生產。目前在祖國大陸還沒有一個年產100t的規模化碳纖維工廠，大多還處於中試放大階段。值得一提的是我國台灣省的台塑集團，在80代年中期從美國Hitco公司引進百噸級碳纖維生產線，經消化、吸收和配套後得到迅速發展，台塑產量增加很快，但碳纖維質量的提高幅度並不大。
我國對碳纖維的研究開始於20世紀60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢，但也取得了一定成績。進入21世紀以來發展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了500噸／年原絲、200噸／年PAN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平)，使我國碳纖維工業進入了產業化。隨後，一些廠家相繼加入碳纖維生產行列。據不完全統計，目前，我國已有12家生產規模大小不一(5～800噸／年)的PAN基碳纖維生產廠家，合計生產能力為1310噸／年，產品規格為1K、3K、6K、12K。但由於一些企業沒有原絲可燒，實際國內碳纖維的總產量不足40噸/年，而且產品質量不太穩定，大多數達不到T300水平。可喜的是從2000年開始我國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲製造技術，採用以二甲基亞碸為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。目前利用自主技術研製的少數國產T300、T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。
隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持的新產品，成為國內新材料行業研發的熱點。據不完全統計，目前擬建和在建的碳纖維生產企業有11家，合計生產能力為原絲7100噸／年、碳纖維1560噸／年，其中在建企業為4家，合計生產能力為原絲1100噸／年、碳纖維470噸／年。
盡管我國碳纖維生產發展緩慢，而消費量卻一直在逐漸增加，市場需求旺盛。主要用途包括體育器材、一般工業和航空航天等，其中體育休閑用品的使用量最大，占消費量的約80%～90%。我國碳纖維的需求量已超過3000噸/年，2010年將突破5000噸/年。主要應用領域為：成熟市場有航空航天及國防領域(飛機、火箭、導彈、衛星、雷達等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場有增強塑料、壓力容器、建築加固、風力發電、摩擦材料、鑽井平台等；待開發市場有汽車、醫療器械、新能源等。
我國碳纖維復合材料的研製開始於20世紀70年代中期，經過近40年的發展，已取得了長足進展，在航天主導產品(彈、箭、星、船)上得到了廣泛應用。近年來，我國體育休閑用品及壓力容器等領域對碳纖維的需求迅速增長，航空航天技術的快速發展急需高性能碳纖維及其復合材料等，市場需求更加旺盛。
為了滿足國內市場對碳纖維不斷增長的需求，應盡快實現我國碳纖維工業的國產化和規模化。為此，必須加快技術創新，掌握核心技術；加速原絲技術開發，研製高純度原絲；強化應用研究和市場開發，進一步擴大應用領域。碳纖維在我國大有發展前途，但應總結滌綸等化纖發展的經驗教訓，避免盲目發展，實現健康發展。
為了大型飛機的製造和航空航天事業的發展，我國還必須盡快地實現高強中模型碳纖維的產業化。但是，因為高性能碳纖維是發展航空航天等尖端技術必不可少的材料，長期受到以美國為首的巴黎統籌委員會的封鎖。雖然「巴統」在1994年3月解散了，但禁運的陰影仍然存在。即使對我國解除了禁運，開始也只能是通用級碳纖維，而不會向我們出售高性能碳纖維技術和設備。因此，發展高性能碳纖維必須要靠我們自己。我國化學纖維工業「十一

㈡ 比鋼鐵還硬的材料是什麼

碳纖維復合材料。

碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。

因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。

(2)碳纖維比鋼鐵硬多少倍擴展閱讀

碳纖維復合材料有多種形式，可以根據獨特的應用需求進行操作。例如將數千根碳纖維黏合在一起形成紗線，該紗線可以單獨使用或者編織成織物。

紗線或者織物與環氧樹脂結合並纏繞塑模形成各種復合材料，例如最基礎的原料分為碳纖維布、碳纖維管、碳纖維板。

碳纖維增強復合材料用於製造飛機和航天器部件，賽車車身，高爾夫球桿身，自行車車架，釣魚竿，汽車彈簧，帆船桅桿以及需要重量輕和高強度的許多其他部件。