回到顶部

《原来如此》预告:碳纤维材料最怕什么(2018年1月14日)

CCTV节目官网-CCTV-10 原来如此 来源:央视网2018年01月09日 15:56 A-A+

 

如今,人们使用碳纤维制造的产品越来越多,那么什么是碳纤维呢?


  碳纤维是一种含碳量在95%以上的纤维材料。它是用一些含碳的有机纤维,如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等为原料,经过高温碳化、氧化及一系列化学工序处理后得到的。
  碳纤维作为一种柔软的纤维,沿纤维纵轴方向表现出很高的强度,抗拉力很强,是新一代增强纤维。
  一束碳纤维由上千根碳丝组成,含有的碳丝越多,宽度越宽,强度也就越大。


  人们使用碳纤维编织成碳纤维布,可是,柔软的碳纤维布又是怎样神奇地变成了坚硬结实的碳纤维产品的呢?
  在现代工业当中,人们将碳纤维作为增强材料,加入到树脂等材料中,构成了碳纤维增强复合材料,正是利用这种新型材料,再加上特殊的生产工艺才制造出各种结实耐用的碳纤维产品。
  碳纤维复合材料逐渐替代了钢铁、铝材等传统金属材料,进入到了我们的生活中。
  钢铁,一直是人们公认的最坚固的材料,汽车、飞机的制造都离不开钢铁。而如今,碳纤维复合材料,与相同质量的钢材料相比,它的强度是钢的40倍,重量却比铝还轻。碳纤维复合材料逐渐替代了钢铁、铝材等传统金属材料,进入到了我们的生活中。
  我们俗话所说的碳纤维自行车,它的主要构件就是使用碳纤维增强复合材料替代了传统的铝合金材质,这种替代让自行车的性能发生了神奇的改变。
  碳纤维复合材料自行车明显在重量上轻了很多,看来,碳纤维材料重量轻、强度高,韧性好是它的优点,这让碳纤维自行车骑行速度更快,更容易提高比赛成绩,而且也不怕迎面的碰撞。
  使用碳纤维复合材料替代传统的铝合金材料的羽毛球拍后,又会有怎样神奇的表现呢?


  传统的铝合金羽毛球拍的重量一般在100克左右,碳纤维羽毛球拍一般重量为88克,碳纤维羽毛球拍重量轻了很多。
  使用碳纤维球拍击球,速度也更快。这是因为碳纤维球拍具有更好的韧性,在挥拍时弹性好,这使球拍在击球的过程中延长了球拍与球的接触时间,使球获得了更长的加速时间,从而加快了球速。
  碳纤维羽毛球拍不怕弯折,轻巧强韧,这意味着运动员在比赛场上可以击打出更高的球速,绝杀对手,获得比赛的胜利。
  喜爱钓鱼的人都知道,在鱼儿咬钩后,人和鱼会相抗衡一段时间,这时,鱼竿的强度和韧性就显得尤为重要,强度和韧性差的鱼竿经常会经受不住大鱼挣脱的力量而折断。由于碳纤维沿纵轴方向抗拉力很强,所以,使用纵横交错纹路组合的碳纤维布来制做鱼竿,可以让鱼竿承受来自各个方向的拉力,使鱼竿既坚韧、弹性又好。钓鱼者使用碳纤维鱼竿再也不怕大鱼奋力拖拽把鱼竿折断了,钓上大鱼变得更加轻而易举。
  碳纤维复合材料重量轻,强度高,韧性好是它最神奇的优异特性,也是被人们利用得最多的特性。很多飞机、汽车等零部件都采用了碳纤维复合材料来实现轻量化,以提高自身性能。现在的世界一级方程锦标赛赛车,车身大部分结构都采用的是碳纤维复合材料,用以提高气动性和结构强度。
  碳纤维复合材料重量轻,强度高,韧性好、化学稳定性非常高,是它最神奇的优异特性,因此,它在化工机械以及航空、航天、军事等尖端科技领域都有着非常广泛的应用。但是,碳纤维复合材料怕不怕锋利物品的穿刺呢?


  当使用斧头的钝面一端击打到碳纤维复合材料板上时,碳纤维复合材料板并没有丝毫损坏的迹象。碳纤维复合材料板并不怕钝面物体的撞击。而使用斧头锋利的尖锐端击打碳纤维复合材料板时,结实的碳纤维复合材料板竟然被斧头锋利的一端穿刺击破了。那么,一直被认为很强韧的碳纤维复合材料板为什么突然间变得不堪一击了呢?
  这是因为结实的碳纤维复合材料板遇到面的冲击力时,其内部纵横编织的碳纤维丝能均匀分散所受的力,并不会造成破裂。而当碳纤维复合材料板遇到尖锐物体的穿刺时,巨大的冲击力集中在一个点上,锋利的刺点很容易穿透其内部纵横编织的碳纤维丝的间隙,造成结实的碳纤维复合材料板被刺穿。
  因此,碳纤维复合材料最怕尖锐物体的穿刺,它抗钝面物体的冲击力性能相当好,而抗尖锐物体的穿刺能力就很差了。
  所以,我们在生活中,要了解碳纤维复合材料抗拉不抗穿刺的特性,避免让碳纤维产品碰到锋利的小石子或者尖锐物体,以防止发生破裂现象。


  但有时,利用碳纤维材料不抗尖锐物体穿刺的特点,也会起到积极的保护作用。赛车时发生意外碰撞,尖锐的穿刺压力会使碳纤维的车体和保险杠瞬间发生碎裂,这在一定程度上却对赛车手起到了卸力的保护作用,使赛车手在碰撞瞬间不会遭受到巨大反作用力的冲击伤害。
  因此,我们可以根据不同的使用用途来发挥碳纤维材料不同特性,服务于我们的实际生活。

860010-1119064400
1 1 1