碳纖維管的優(yōu)缺點有哪些？
碳纖維管是比較常見的碳纖維制品，廣泛應(yīng)用于無人機、支架、轉(zhuǎn)軸、承重件、體育器材等部件中，下面嘉興恒隆復(fù)合材料介紹下碳纖維管它具有哪些優(yōu)缺點？
一、碳纖維管的優(yōu)點
1、密度：碳纖維管與其它材質(zhì)的管材一樣，密度主要受構(gòu)成物質(zhì)的影響，所以碳纖維管的密度主要由其碳纖維密度決定。一般的碳纖維管密度為1.7g/cm3左右，而一般鋼管的密度為7.8g/cm3，二者的密度比是1:4，相同強度的碳纖維管和鋼管的重量比為1:43。在強度相同的前提下，碳纖維管的密度、重量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鋼管。
2、彎曲剪切強度和模量：碳纖維管彎曲剪切模量分析復(fù)雜，因為碳纖維管本身承受橫向彎曲時，管壁上要承受垂直方向的剪切應(yīng)力，而這個剪切應(yīng)力又可以分解成兩個剪切應(yīng)力。經(jīng)測試，彎曲的剪切模量理論為8.63GPa，實測為8.46GPa，比較相符。
當(dāng)碳纖維圓管彎曲受剪時，其剪切應(yīng)力是很復(fù)雜的，不僅有沿管壁切向剪應(yīng)力，還有垂直管壁的層間剪應(yīng)力。理論上，此碳纖維管的剪切強度為112MPa，實際測得103MPa，與理論值也很相近。
3、拉伸強度和模量：抗拉模量能測試?yán)w維所能承受最大的拉力，它的單位為psi ，表示每平方英寸的面積能承受多少英磅的拉力。抗拉模星低于3480萬psi的碳纖維將被歸類于低模星碳纖維。其它還有標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，中間模量、高模量和超高模量。 超高模量的碳纖維拉伸彈性模量為7250萬-1.45億psi ( 5億-10億kpa )。和它相比較，鋼的拉伸模量約為2900萬psi ( 2億kpa )。碳纖維的彈性模 量足足比鋼強了10倍左右，而從重量上看，鋼的重量有碳纖維的5倍之多。除此之外，碳纖維的抗疲勞性和其它金屬相比還是非常優(yōu)越的，如果把它和樹脂融合，將成為最抗腐蝕的材料之一。
4、其他優(yōu)勢：除了質(zhì)輕高強的突出優(yōu)勢，碳纖維與金屬材料最大的不同在于碳纖維屬于一種非金屬材料，電化學(xué)活性較低，具有優(yōu)秀的耐腐蝕和抗老化性能，能夠延長碳纖維管的使用壽命。碳纖維材料的工作溫度高，使用安全， 并且其熱膨脹系數(shù)小，基本上不會隨工作溫度的變化發(fā)生變形，保證尺寸的穩(wěn)定性。
二、碳纖維管的缺點
1、價格貴：比傳統(tǒng)鋁合金，鋼鐵材料貴好幾倍，原材料制備技術(shù)不在國內(nèi)，另外生產(chǎn)工藝需要大量人力成本，因此價格較高；
2、層鋪結(jié)構(gòu)容易分層：生產(chǎn)人員鋪層經(jīng)驗的高低，會影響鋪層的效果，分層說明空間存在間隙，直接影響碳纖維管的整體性能；
3、樹脂體系耐溫，耐老化性有待驗證：目前熱固性碳纖維管采用的是環(huán)氧樹脂，耐高溫程度不高，碳纖維管的整體耐高溫性能下降，正在研發(fā)的熱塑性碳纖維管可以解決這個難題；
4、耐沖擊性不好：這是因為碳纖維管成型后質(zhì)地較脆，韌性下降導(dǎo)致。
