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論碳纖維復合材料及其在體育中的運用
2008年北京成功舉辦了第29屆夏季奧運會,今年廣州又即將迎來6屆亞運會,這些體育盛會在中國的舉辦不僅彰顯了偉大祖國綜合國力的提升,而且大大促進了中國體育事業的發展,中國人民對于運動的熱情高漲,由此所引發的運動品市場的繁榮是一種必然趨勢。由于碳纖維是軍民兩用新材料,屬于技術密集型和政治敏感的關鍵材料。
碳纖維增強復合材料
盡管碳纖維可單獨使用發揮某些功能,然而,它屬于脆性材料,只能將它與基體材料牢固地結合在一起時,才能利用其優異的力學性能,使之更好地承載負荷。因此,碳纖維主要還是在復合材料中作增強材料。
1) 密度小、質量輕、碳纖維的密度維1.5-2g/cm3,相當鋼密度1/4、鋁合金密度的1/2;
2) 強度、彈性模量高,其強度比鋼大4-5倍,彈性回復為100;
3) 熱膨脹系數小,導熱率隨溫度的升高而下降,耐驟冷、急熱、即使從幾千攝氏度的高溫突然降到常溫也不會炸裂;
4) 摩擦系數小,并具有一定的潤滑性;
導電性好,25℃時高模量碳纖維的比電阻為775Ω·cm,高強度碳纖維則為1500Ω·cm;當碳纖維<10%時,電阻隨碳纖維含量的增加急劇下降;當碳纖維>10%時,體積電阻的變化趨于平緩,電阻值的下降與碳纖維含量的增加并不成正比;當今體育界,人們為了創造更好的成績,讓比賽更具觀賞性,對于體育器材的要求越來越高,顯然,提高體育器材的性能,材料的優化、選擇起著至關重要的作用。(王鈞、楊小利、
碳纖維發展簡史:
1860年,斯旺制作碳絲燈泡
1878年,斯旺以棉紗試制碳絲
1879年,愛迪生以油煙與焦油、棉紗和竹絲試制碳絲(持續照明45小時)
1882年,碳絲電燈實用化
1911年,鎢絲電燈實用化
1950年,美國Wright--Patterson基地開始研制黏膠基碳纖維
1959年,美國UCC公司生產低模量黏膠基碳纖維“Thornel—25”,日本大阪工業試驗所的進藤昭男發明了PAN基碳纖維
1962年,日本碳公司開始生產低模量PAN基碳纖維(0.5噸/月)