你所不知道的碳纖維複合工程塑料的應用

碳纖維作為新興材料正由成長期進入到快速應用期，未來主要應用領域在無人機、航空航天、家用、交通等領域，預計在工業領域應用佔70%，在休閑娛樂等領域的應用佔15%至30%，碳纖維複合工程塑料的性能主要有：

⑴ 質量輕。碳纖維密度大約在1.76～1.80 g/cm3之間，所制複合材料密度在1.50～1.60 g/cm3之間，而鋼材約為7.87 g/cm3。顯然，CFRP比鋼材輕得多。

⑵ 高比強度和高比模量。CFRP的比強度約是鋼材的7～12倍，比模量約是3～5倍。所以，CFRP可用來製造輕而強和剛而堅的各種製品。

⑶ 耐疲勞強度高。CFRP的耐疲勞強度高， 顯著優於鋼材，使用壽命長。特別是抽油桿的往複運動，管外海水壓力與管內壓力不平衡而引發材料的疲勞，導致疲勞斷裂。利用CFRP抽油桿可解決這一問題。

⑷ 耐腐蝕。CFRP耐酸耐鹼性強，耐各種環境腐蝕，且不生鏽，在海水中使用壽命比鋼製件長得多。

（5）熱性能優異。CFRP的熱膨脹係數小，軸向熱膨脹係數約為-0.1×10-6/℃，垂直於軸向熱膨脹係數約為+35×10-6/℃。在冷態環境下不脆裂，在熱態環境中尺寸穩定。CFRP的耐熱性很大程度上取決於基體樹脂。就碳纖維的耐熱性而言，可在300 ℃以下的空氣中長期使用。

這麼多優異的性能，成熟應用的案例有哪些呢？

（1）高端自行車腳踏板如圖1，需要的材料特點：高強度、耐磨性，良好的外觀，替代傳統金屬腳踏；經過多次驗證，最終選擇PA-30CF/EleHPC材料。

（2）油田行業用零部件如圖2，長期在井下作業，需要的材料特點：高剛性、高強度、耐腐蝕；經過多次驗證，最終選擇PA-30CF/EleHPC材料。

（3）無人機的結構件如圖3，需要的材料特點：高強度、輕量化。使用的材料PA-CF/EleHPC。

（4）煤礦粉塵檢測儀錶如圖4，需要的材料特點：永久抗靜電、防爆、無碳粉脫落。應需要檢測煤礦粉塵濃度，所以設備使用過程中不能有碳粉脫落的影響，設備使用過程中可能會跌落，所以韌性要足夠，使用的材料PC/ABS-ESD。

（5）IC托盤如圖5，需要的材料特點：導電性、高強度、耐高溫。使用的材料PPE-CF20/EleHPC。

（6）機械用齒輪如圖6，需要的材料特點：耐磨、高強度、耐高溫。使用的材料PA66-CF30/EleHPC。

碳纖維複合工程塑料的應用領域還有很多很多，這裡只介紹了典型的幾種，留心生活，你會發現，這個新興材料的應用真的挺多！同時也加快了碳纖維材料工業的發展，是工程塑料史上一次重大的變革。