碳纤维材料在医疗上的应用
碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构,在沿纤维轴方向表现出很高的强度。
一、碳纤维的特点
优点:
1.碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,是一种的力学性能优异的新材料
2. 碳纤维可以具有良好的纤度,约19g/9000米
3.碳纤维拉伸强度约为2~7GPa,拉伸模量约为200~700GP
4. . 密度约为1.5到2.0克每立方厘米
5.碳纤维的拉伸强度是钢的7-8倍,而密度只有它的1/4,比强度是铁的20倍
6.在不接触空气和氧化剂时,碳纤维能够耐受3000度以上的高温,具有突出的耐热性能
7.碳纤维具有导电性和一定的导热性
8. 碳纤维具有吸收微波性能;
9. 碳纤维耐腐蚀;
10.碳纤维具有良好的X光透过性
11 .碳纤维具有良好的生物相容性
12. 碳纤维具有一定的吸附性。
缺点
碳纤维缺点:脆,轴向向受力大,而径向受力较差,弯曲易折断
二、碳纤维分类
碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维,目前90%以上都是聚丙烯腈基碳纤维。
注:目前三菱是沥青基碳纤维最大的供应商。
碳纤维按状态分为长丝、短纤维和短切纤维。
按性能可分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维。
三、碳纤维及复合材料和其他材料性能对比
碳纤维和其他纤维(或晶须)性能对比
| 材料名称 |
密度/(g/cm3) |
拉伸强度/GPa |
拉伸模量/GPa |
韧性/% |
熔点/℃ |
比模量/104m |
比强度/104m |
| 高强碳纤维 |
1.50 |
5.7 |
280 |
2.0 |
3700 |
18.8 |
19 |
| 高模碳纤维 |
1.50 |
1.9 |
530 |
0.36 |
3700 |
30.3 |
13 |
| E-玻璃 |
2.55 |
3.4 |
72.4 |
4.7 |
<1725 |
2.90 |
14 |
| S-玻璃 |
2.50 |
4.5 |
86.9 |
5.2 |
<1725 |
3.56 |
18 |
| 高强高模聚乙烯 |
0.97 |
2.59 |
120 |
2.2 |
147 |
12.4 |
27.4 |
| 芳纶 |
1.44 |
4.5 |
120 |
3.8 |
500 |
8.81 |
25.7 |
| Al2O3 |
3.95 |
2.1 |
380 |
0.55 |
2015 |
9.86 |
5.3 |
| 硼纤维 |
2.36 |
3.4 |
380 |
0.89 |
2030 |
16.4 |
12 |
| SiC |
4.09 |
2.1 |
480 |
0.44 |
2700 |
12.0 |
5.1 |
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