碳纖維的正確認知 Part I

看到許多人對於碳纖維強度各方面都不瞭解
再加上網路上常有一些錯誤的說法,各種謠言,自以為是的無敵謠言一堆
將碳纖維從頭介紹吧
碳纖維的正確認知 Part I
目前全球碳纖維生產公司主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司,以及德國SGL西格裡集團,韓國泰光產業,台塑集團,等少數單位掌握了碳纖維生產的核心技術,並且有規模化大生產。前三家都是日本頂級的大型集團.

因為碳纖維這東西是好複合式材料,可是生產難度也真的是非常難

碳纖維是一種力學性能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂複合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為230 ~430Gpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大 .

"碳纖維是重要的國防材料"
碳纖維這材料如果深入研究就會知道它的重要性.
舉一個例子就知道碳纖維多重要了
中國大陸有錢,所以想要國防航太技術自主
因此拼了命的想要國防航太領域中最重要的材料 - 碳纖維的生產技術
到了2007年,大陸國家研究院實驗室好不容易弄出個T300等級的 3K碳纖維

那些等級的碳纖維頂多可以說是三流的碳纖維
雖然目前那些大陸廠商還在生產三流的碳纖維,大陸碳纖維技術上還是跟九大公司相差十萬八千里.

甚麼是碳纖維

碳纖維是一種具有很高強力和模量的耐高溫纖維,為化工纖維的高端品種。
來個照片介紹
碳纖維的正確認知 Part I
這就是單一根碳纖維

化學性質

碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,耐疲勞性好,比熱及導電性介於非金屬和金屬之間,熱膨脹係數小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好。但其耐衝擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發生氧化,與金屬複合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理。
2012-11-15 12:03 發佈
長知識
George88 wrote:
看到許多人對於碳纖維...(恕刪)

George88 wrote:
看到許多人對於碳纖維...(恕刪)


到單車版挖寶

兩三年前就討論很多了
版主是這篇文章的作者嗎?

在網路上有找到一篇類似的
http://dahi30.pixnet.net/blog/post/30981440-%E7%A2%B3%E7%BA%96%E7%B6%AD%E6%AD%90%E5%8C%97%E4%BB%8B%E7%B4%B9-%281%29-%E7%A2%B3%E7%BA%96%E5%89%8D%E8%A8%80%E7%AF%87
這類資訊相信網路上查隨便都一堆,但是哪些是正確地不得而知,尤其是在板上.
小弟手賤眼賤,順手整理一下以供新手瞭解.
George88 wrote:
看到許多人對於碳纖維...(恕刪)

George88 wrote:
看到許多人對於碳纖維...(恕刪)
碳纖維的正確認知 Part II

碳纖維的製造
碳纖維的良好性能,主要是由於其石墨的結晶結構,碳元子形成平面六角的共價鍵結合,此平面的碳層互相疊合並捲曲成長柱形,而形成碳纖維‧因此碳纖維在纖維的方向,由於共價鍵的緣故,具有較高的強度,而在橫向方面,每一碳層間,則是靠較弱的凡得瓦力來結合。所有的碳纖維都是以熱分解的方式將預形體(precursor)以熱分解碳化成碳纖維。熱分解的溫度由 1000~3000 ℃。而預形體的材質有嫘縈(rayon)、聚丙烯睛(PAN)纖維、及瀝青(pitch),而PAN系列碳纖維為目前商業化的主流。
嫘縈(rayon)
將嫘縈絲放在惰性氣體中,加熱至 400 ℃進行熱分解,在此過程中,水份及二氧化碳將逐件脫離,然後再加熱至 1000~1500 ℃ 進行碳化。碳化過程中纖維必須加以延伸以增加分子的順向度,最後在2800 ℃下進行石墨化。嫘縈絲碳化過程中質量的損失很大約 75% 。
聚丙烯睛(PAN)
PAN系列的碳纖維,首先是PAN預形體的抽絲,然後加以延伸及在200~300 ℃中進行穩定化,最後在1500 ℃的惰性氣體中進行碳化及 3000 ℃的惰性氣體中進行石墨化。其碳化的轉換律約50到55%。
瀝青(pitch)
將等向性分子瀝青在 400℃~450℃ 的惰性氣體中處理,可將瀝青轉換成液晶瀝青(liquid crystal)的形態,在抽絲時這些已排列整齊的分子又延著纖維方向排列。瀝青在抽絲後必須在含氧氣體中氧化處理後,才能進行碳化及石墨化的步驟。
 
碳纖維的型式
連續性紗束
使用於製造預浸布及複材製造的纏繞成型法、拉擠成型法等,一般為10 K (1K 代表 1000根單絲)。
 
單向編織纖維(unidirectional fabrics)
碳纖維呈平行排列,纖維與纖維之間以細絲穿逢,而形成纖維布。
 
雙向編織纖維(bidirectional fabrics)
碳纖維以雙向交互編織,而其編織方法有不同種類,如平織(plainweave)、basket weave、satin weave等。
 
立體編織纖維(3-D fabrics)
由平面纖維所疊成得結構,其層與層之間主要靠基材來維繫,所以強度不高。因此研究立體編織纖維的製作,目前常用的立體編織纖維有下列幾種:
極向編織(polar weave)
纖維沿著圓周、徑向、及軸向三個方向交互編織,而形成立體的編織物。通常纖維的含量約50%,在各個方向的含量大約相等,若需加強某一方向的強度,則可增加此一方向的纖維含量。
正交編織(orthogonal weave)
纖維沿著相互正交垂直的三個方向交互編織,而形成立體的編織物。通常纖維的含量約45%到50%。材料可編織成立方塊,再以機械加工切削成所需的形狀。
斜向交互編織(angle interlock)
多層的平行單向纖維由一斜向穿梭於厚度之間的纖維所固定,而形成二維厚的編織物。若需較高的平面強度時,可採用多層的垂直纖維來編織。
縫製纖維(stitched fabric)
多層的平面編織可經纖維縫製成二維厚的編織物,但其層與層之間的強度則視縫線的多寡而定,此種編織物厚度方向的纖維含量遠小於平面方向,因此層與層之間的強度只略打大於一般二維的疊層結構。
K數的差異
一般來說『K數』是指一束碳纖維中有幾千根的單絲
3K就是指一束碳纖維中有3,000根單絲碳纖維
12K就是指一束碳纖維中有12,000根單絲碳纖維

George88 wrote:
看到許多人對於碳纖維...(恕刪)


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化學性質

碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,耐疲勞性好,比熱及導電性介於非金屬和金屬之間,熱膨脹係數小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好。但其耐衝擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發生氧化,與金屬複合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理。>>>

我說碳纖的腳架會導電.但用鋁腳的不知道.用碳腳的也不清楚.我都說可以用電子式打火機的點火器試一下就知道了^^

碳腳和鋁腳的價差真的很大.如果重量還OK的話其實可以先考慮鋁腳
感謝專業回覆!
rigid wrote:
<<&l...(恕刪)
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