碳纖維制品資訊：PAN碳纖維的力學性能

　　眾多研究發明，強度跟模量似乎是碳纖維中彼此抵觸的一對物理量。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術發達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產品和技術，保持著極其謹慎的態度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發達國家的嚴格控制。碳纖維復合材料以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。在大幅度地進步碳纖維的模量時，其強度會明顯減低；而當堅持碳纖維的高強度時，又很難大幅度地進步碳纖維的模量，這是由碳纖維的實際結構決定的。因為碳纖維是一種脆性資料，缺乏塑性變形，拉伸時應力易集中在裂紋尖端而不易跟緩開釋，為了消除集中的應力，裂紋就會敏捷擴大跟傳播，并形成新的名義。 123,123

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 　　碳纖維的斷裂機理有兩種:脆性斷裂跟剪切斷裂，脆性斷裂個別產生在微晶尺寸較小的高強碳纖維中;而剪切斷裂重要產生在微晶尺寸較大、緊縮強度較低的高模碳纖維中。碳纖維制品廠家主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。 　　碳纖維的拉伸強度跟彈性模量與碳化溫度的存在一定的關聯，拉伸強度隨著熱處理溫度的升高顯現先增高后降落的趨勢，在1600℃左后強度呈現最大值，而在2000-3000℃拉伸強度顯現平穩趨勢。而彈性模量則隨著處理溫度的升高而逐步增高，這重要是因為碳纖維在高溫前提下，結晶度、取向度跟石墨化水平均增大。　　從上圖可知，PAN基高模碳纖維的機能與PAN基高強碳纖維的機能存在一定的差距。從M40到M50碳纖維的拉伸強度略有降落，但彈性模量大大進步；而從M35J到M65J碳纖維的強度誠然也略有降落，但比較于M系列已經大大進步了，彈性模量從343GPa增加到640GPa，增加了將近一倍，纖維的直徑也在趨于細旦化，從6.5μm降落到了4.7μm。T300到T1000G強度進步了近一倍，而模量進步的幅度很小，強度最高的T1000G的模量值也僅達到了294GPa。

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