理想结构：无明显孔隙的石墨结构，且晶体 沿纤维轴取向。当石墨基面平行于纤维轴向 时，其抗拉强度高于20GPa,弹性模量高于 690GPa,理论上最大弹性模量为1000GPa
理想结构：无明显孔隙的石墨结构，且晶体 沿纤维轴取向。当石墨基面平行于纤维轴向 时，其抗拉强度高于20GPa，弹性模量高于 690GPa，理论上最大弹性模量为1000GPa
补充：碳纤维 Currently only glass is widely used in ground vehicle structures At $5-7/lb,carbon fiber becomes very attractive Density Strength Range Modulus Range Strain to (g/cc) (Ksi) (Msi) Failure (%) Carbon-Low Cost Focus 1.8 >250 >25 >1% Carbon-Standard Modulus 1.8 500-750 30-35 1.5-2.1 Carbon-Intermediate Modulus 1.9 700-1000 40-45 1.7-2.2 Carbon-High Modulus 1.9 250-600 60-130 .7-1.4 E-Glass 2.5 450-550 10.4 4.8 S-Glass 2.5 650-700 12.5 5.3-5.7 Kevlar 29 1.4 424 10.2 3.6 Kevlar 49 1.4 435 16.3 2.4 Spectra(UHMW PE)】 1.0 435 15.2 2.9-3.2 Innegrity (PP) 0.8 87 2.7 7.2 27
补充： 碳纤维 27
(a)1976年的SEM像为肾形 (b)2006的SEM像为圆形 图1.2日本东丽公司T300碳纤维截面形貌 表1.1T300和M40的性能变迁 年代 1971 1976 1980 性能 拉伸强度/GPa 2.80 3.35 3.53 T300 拉伸模量/GPa 230 230 230 断裂伸长率/% 1.2 1.3 1.5 拉伸强度/GPa 2.1 2.3 2.74 M40 拉伸模量/GPa 400 390 392 断裂伸长率/% 0.5 0.6 0.7 28
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10 800 M70J M65J T1000 M60J 600 55J1 6 T800 M40 T400 400 4 T300f 200 T300 2 1970 1980 1990 2000 1970 1980 1990 2000 (a) (b) 图1.3东丽公司高强型(a) 和高模型(b)质量提升的时空曲线 29
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表1,2某厂生产的187锭PAN原丝的性能统计数据 分类序号 拉伸强度/g·d1 伸长率/% 筒数/个 占总数百分数/% I 4.32 20.01 28 14.97 1 4.30 19.33 56 29.95 m 4.54 18.79 62 33.16 N 4.69 12.73 41 21.93 平均值 4.46 17.81 187 100% (CV值)太大，应用受到一定程度的限制。如果说20世纪70年代，国严候纤维质重比图 外差，但差距不是十分大；80年代使差距愈来愈大。近年来，国外碳纤维质量得到大幅度 提高，并进人大批量生产阶段，而国内在80年代、90年代和21世纪初直到今天，仍在攻 坚原丝质量和批量生产技术。究其原因，还是国产PAN原丝质量还没有真正过关，原丝质 量仍是制约我国碳纤维发展的瓶颈。同时，忽视了关键设备的研制。设备满足不了工艺条件 的要求，工艺拖着设备走，影响到整体前进的步伐。直到今天，先进设备还引不进来，还得 靠国人的努力。 30
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