碳纤维和玻璃钢（FRP）基础知识

什么是碳纤维？

碳纤维是一种主要由碳原子组成的轻质高强度材料。它是通过一种称为碳化的工艺制成的，在惰性环境中将前体纤维加热至高温（最高可达1300°C），将其转化为具有晶体结构的碳纤维。

碳纤维有什么特别之处？

• 首先是它的高强度。 碳纤维比钢更强，非常适合需要高强度的应用场景。
• 其次是它的轻量化。 它比金属轻得多，非常适合对重量有要求的应用。
• 耐腐蚀性： 与金属不同，碳纤维不会腐蚀，非常适合恶劣环境。
• 同时还有高热导性。 碳纤维能承受极端温度，非常适合航空航天、汽车和工业应用。

什么是CFRP（碳纤维增强塑料）？

CFRP 是指碳纤维增强塑料。它是一种由碳纤维嵌入聚合物基体（如环氧树脂或聚酯树脂）制成的复合材料。这种材料组合使复合材料更强更轻。

CFRP的主要优点

• 重量轻但非常强。 CFRP结合了塑料的轻便性和碳纤维的强度，非常适合航空航天和汽车行业。
• 设计灵活性： CFRP可以模制成几乎任何形状，适合高度定制的设计。
• 耐久性： CFRP能经受住磨损、疲劳和环境压力。

碳纤维术语基础知识

了解碳纤维制造和设计中使用的术语是选择合适材料的关键。以下是一些您应该知道的关键术语：

什么是“束”？1K、3K和24K代表什么？

束是指一组碳纤维。数字（如1K、3K）表示束中纤维的数量。

• 1K束： 包含1,000根碳纤维。
• 3K束： 3K束由3,000根碳纤维组成。
• 24K束： 包含24,000根碳纤维。

什么是碳纤维织物？

碳纤维织物是通过将碳纤维纱线编织成织物（如平纹或斜纹编织）制成的。编织图案会影响材料的特性。平纹编织简单而坚固，而斜纹编织则因其更大的灵活性更适合复杂形状。

什么是单向（UD）碳纤维？

单向（UD）是一种纤维沿单一方向排列的材料。这使其在该方向上非常强，因此常用于航空航天和汽车应用。此外，还有其他类型，例如：

• 双向： 纤维按0°和90°排列，以提供平衡强度。
• 三向： 纤维按0°、+45°和-45°排列，具有出色的多向强度。
• 四向： 纤维按0°、90°、+45°和-45°排列，提供最大多向强度。

什么是高模量碳纤维？

高模量碳纤维是一种以高刚性著称但不太灵活的碳纤维。根据其刚性和抗拉强度，通常分为以下几类：

• HT（高拉伸强度）： 具有高强度和性能。
• IM（中等模量）： 刚性高于普通碳纤维。
• HM（高模量）： 非常刚硬，非常适合航空航天应用。
• UHM（超高模量）： 用于需要最高刚性的特殊应用。

碳纤维和CFRP的应用领域

由于其强度、轻量化和耐久性，碳纤维和CFRP被广泛应用于多个行业。常见的应用包括：

• 航空航天： 用于飞机、航天器和卫星的结构部件。
• 汽车： 用于车身面板、框架和内饰部件，以减轻重量和提高效率。
• 运动器材： 碳纤维用于自行车、网球拍和高尔夫球杆以提升性能。
• 医疗设备： 用于制造耐用且轻便的医疗器械。
• 船舶： 碳纤维用于船体和海洋部件，以增强强度和耐腐蚀性。