碳纤维有多强？ |了解是什么让这个元素如此艰难
如果合成正确，碳纤维的强度可以是钢的 10 倍。然而，碳纤维的基本形式有多强，如何最大限度地提高其强度？我们将在这篇文章中回答这些以及更多问题！
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- 如何制作坚固的碳纤维？
- 为什么碳纤维这么强？
- 碳纤维容易断裂吗？
- 碳纤维比 KEVLAR® 强吗？
- 你能燃烧碳纤维吗？
- 碳纤维会生锈吗？
- 碳纤维长丝有多强？
如何制造坚固的碳纤维？
首先，在无氧空间中将一片纤维和其他聚合物加热到非常高的温度。由于没有氧气，纤维不能燃烧，而是变得非常热，以至于只剩下碳原子。
接下来，碳被稳定和碳化。这包括在露天将耐燃碳加热到高温，然后将其放入充满化学气体（但不包括氧气）的炉子中并进一步烹饪。
第三，将板材冷却并浸入包括氧气在内的各种化学气体中，使其具有更好的粘合性能。
最后，在板材上涂上环氧树脂涂层，以保护纤维在用于制造产品时免受损坏。涂层的成分因用于纤维的初始材料而异。
这是制造单一碳纤维板的过程，它是一种非常坚固的建筑材料，但在某些方面仍然脆弱且容易破裂。有关碳纤维板如何变得几乎牢不可破的更多信息，请参阅下面关于“碳纤维容易断裂吗？”的部分
重要的是要知道，制造坚固的碳纤维是一个极其复杂的过程，在家里绝对无法完成。
观看此视频以放大碳纤维，以了解碳纤维束的强度和紧密程度。
为什么碳纤维如此坚固？
由于其分子的链状键，碳纤维是地球上最坚固的材料之一。这种结构是在纤维制造过程中经历的所有化学反应和极端温度变化过程中产生的。
这些过程将数以千计的小股线粘合在一起，并将它们与环氧树脂混合。这些股线形成一层碳纤维，其强度受股线的精确取向和层中使用的织物类型的影响。
单层碳纤维的厚度通常在 0.25 毫米左右，而且强度并不高。事实上，在那个厚度下，碳纤维很容易断裂。这可能与您所了解的碳纤维强度大相径庭，但强度是在使用纤维的方向和编织（也称为“叠层”）堆叠多层的过程中产生的。
碳纤维的分子纯度也有助于其形成紧密结合的结构。
碳纤维容易断裂吗？
简短的回答是它可以，如上所述。碳纤维的伟大之处在于你可以控制强度和强度的方向。例如，如果您希望它在一个方向上非常坚固，而在另一个方向上更灵活，则可以使用特定类型的织物和叠层来实现。
单向片材
解释一下，想象一下用于制作寿司的木垫之一。垫子由一堆窄木棒制成，这些木棒彼此平行并绑在一起。结果是，如果您靠着纹理弯曲，很容易弯曲垫子。然而，如果你用纹理弯曲，垫子根本不会轻易弯曲，因为这意味着实际上弯曲到足以折断木棒。
碳纤维板由一系列平行的杆组成，类似于寿司垫。但在碳纤维中，杆由处理过的纤维制成，比木材坚固得多。因此，如果在与杆相同的方向上施加压力，就很难折断碳纤维片。一片朝一个方向运行的杆类似于一种称为“单向”的碳纤维织物，其中所有纤维都朝同一方向运行。
现在想象你将两个寿司垫一个一个地粘在另一个上面，底部垫子的木杆朝一个方向移动，顶部垫子的木杆朝另一个方向移动。现在，垫子相互支撑并防止彼此向任一方向弯曲。
使用单向碳纤维，当您堆叠材料层时，您可以控制每一层的强度方向。这种强度方向的控制是碳纤维的好处之一。利用多层，您可以使最终产品与给定应用程序所需的一样强大。
编织板
在碳纤维编织片中，细丝像篮子一样编织在一起，以更好地固定在一起。有许多不同类型的编织物，用于多种不同的原因。它可以是美观的，或者可以更容易地将特定类型的材料加工到模具中，和/或它可以在多个方向上具有更大的强度。所使用的织物类型及其放置方向以控制强度，都是制定叠层策略的一部分。
但是，无论采用何种编织方式，除非分层，否则单片编织纤维仍然很脆弱。
具有交替方向的碳纤维板（编织或单向）堆叠非常坚固 - 事实上，强度高达钢的 18 倍。
观看此视频，了解碳纤维如何变得如此坚固：
碳纤维是否比 KEVLAR® 更强？
碳纤维和芳纶纤维（KEVLAR® 只是芳纶纤维的一个品牌）强度差不多，但各有优缺点。
首先，要明白这两种材料都包含大量各自织物的薄片，只有使用多层编织纤维将它们加厚才能达到真正的强度。
即使将多层编织在一起，碳纤维也非常薄且轻。它也非常坚固，但无法抵挡刀具等尖锐物体。
另一方面，KEVLAR® 比碳纤维更厚，更难渗透。但是，因为它更厚，所以它更重且灵活性较差。它的耐热性也远低于碳纤维。
你能燃烧碳纤维吗？
你很难燃烧碳纤维。
如果你把它加热到 750 度，只要有燃烧的燃料源，它就会燃烧得很慢。但即使到了那个时候，只要移除燃料源，燃烧就会停止。
这种有限的燃烧是由树脂与纤维中的碳结合引起的，因为碳本身不会燃烧。纤维燃烧的唯一原因是因为其中的非碳成分会燃烧。
有不同类型的树脂可以支持不同种类的热量。典型的环氧树脂在高达 200 华氏度左右的温度下都很好，但耐高温树脂通常可以耐受高达 400 度的热量。务必检查所用树脂的规格。
由于碳纤维非常耐热但仍然非常坚固，因此它被用于许多工程应用，例如发动机内壁板。
碳纤维会生锈吗？
不会。由于制造过程中使用了复杂的化学过程，碳纤维中的紧密结合不会被氧化。用于保护碳纤维免受损坏的环氧树脂是惰性的，这意味着它不会生锈和其他腐蚀类型。
碳纤维长丝有多强？
碳纤维长丝是碳纤维织物上使用的单根绳子。这些股线通常使用树脂粘合在一起，树脂是 CFRP（碳纤维增强塑料）中的 RP。通过将使用的材料与碳纤维的确切化学成分配对，工程师可以创造出比其零件更耐用、更坚固、更轻便的东西。
在机织织物中，每股碳纤维通常有 1,000 到 12,000 根单丝，比人的头发还少。
那么碳纤维到底有多强？这么说吧：世界上比碳纤维更坚固的材料并不多——尤其是市售的材料。
想看看碳纤维的强度吗？看看这个视频！
接下来：
纤维