【专业讲堂】简述碳纤维复合材料的分类及特性

碳纤维具有高强度、高模量、体密度小、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，尤其是具有显著的高比强度和高比模量（图1）特性，使其成为航空航天、汽车工业等轻量化、高性能应用的首选。

图1 碳纤维优异的比强度和比模量

碳纤维性能优异，与金属材料相比，在力学性能上有着明显优势（表1），但其很少单独使用，通常用于复合材料的增强体，并起到承载负荷的作用，而基体材料主要用于传递应力。

表1 碳纤维与金属材料力学性能对比

碳纤维通过与不同的基体材料复合可以形成不同种类的复合材料（如图2所示），其中CFRP、CFRTP、C/C复合材料、CFRM、CFRC和CFRR是最常见的几种复合材料。

图2 常见的碳纤维复合材料种类

五种碳纤维复合材料工艺特点与主要应用领域如表2所示，在这几种复合材料中应用最广泛的是碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP，CFRTP)

表2 几种常见碳纤维复合材料特点及应用领域

碳纤维完成链条包括了从原丝、碳纤维、预浸料、复合材料以及后续终端产品（图3），其中与复合材料相关的产业链包括从预成型中间物到回收再利用等四个环节，其中主要涉及三大复合材料的技术：复合成型技术、织物编织技术以及回收技术。

图3 碳纤维全产业链

碳纤维复合材料具有高强度、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等特性，广泛应用于航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等领域，是一种应用前景十分广阔的战略性新材料；按照军民领域，主要应用可简单分为航空航天及军事领域和民用工业领域（图4）。

图4 碳纤维主要应用领域

碳纤维复合材料在不同领域实现广泛应用得益于纤维优异的性能，按照碳纤维性能特点，其具体应用领域如表3所示。从表中可以看出，在不同优异特点驱动下，碳纤维复合材料在各种领域均实现应用。

表3 碳纤维优异特性及其在不同领域应用

主要参考文献

纤维技术专利分析（http://www.sipo.gov.cn/ztzl/ywzt/cyzlfxbgfb）、

方正证券、兴业证券

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