碳纖維以及復合材料在體育競賽器械中的運用
發(fā)布時間:2022-04-25 14:16:52 | 次瀏覽
由碳元素構(gòu)成的一種特殊化學纖維,其碳含量隨類型不一樣而異,一般在90%以上。碳纖維具備一般炭素的特點,如耐熱、耐磨損擦、導電性、傳熱及抗腐蝕等,但與一般炭素原材料不一樣的是,其外型有明顯的各種各樣、綿軟、可生產(chǎn)成各種各樣紡織物,沿化學纖維軸方位主要表現(xiàn)出很高的抗壓強度。碳纖維比例小,因而有很高的強度(比強度=原材料的屈服極限/原材料的企業(yè)重)。碳纖維歸屬于高聚物碳,是有機纖維經(jīng)固相反映變化為纖維的有機物碳化學物質(zhì)。碳纖維是一種新式非金屬材質(zhì),它和它的具備高韌性、高模量、耐熱、抗腐蝕、耐疲憊、抗應力松弛、導電性、熱傳導、比例小和熱膨脹脹指數(shù)小等出色性能,碳纖維獨立應用時主要是運用其耐溫性、耐腐蝕性、導電率和其他特性。
碳纖維是50時代初應火箭彈、航宇及航空公司等尖端科學技術(shù)性的須要而發(fā)生的,如今還普遍使用于體育器材、紡織業(yè)、機械制造及醫(yī)藥學行業(yè)。伴隨著尖端科技對化工新材料性能的規(guī)定日益嚴苛,促進科技工作者持續(xù)勤奮科學研究,碳纖維的性能也逐步完善和提升。80時期前期,高性能及極高性能的碳纖維陸續(xù)發(fā)生,這從技術(shù)上說是又一次飛越,與此同時也意味著碳纖維的探討和生產(chǎn)制造已加入一個普及化。
碳纖維的適用范圍是與金屬材料、瓷器等基材復合型,制成構(gòu)造原材料。碳纖維增強環(huán)氧樹脂膠復合材料,其強度、比彈性模量綜合性指標值,在目前構(gòu)造資料中是最大的。在抗壓強度、彎曲剛度、凈重、疲憊特點等有嚴格規(guī)范的行業(yè),在規(guī)定高溫、有機化學穩(wěn)定性能高的場所,碳纖維復合材料都頗具優(yōu)點。
碳纖維以及復合材料做為構(gòu)造原材料應用時,主要是運用其高性能商品的優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)力學性能。與此同時,他們是以碳纖維增強復合材料的方式被運用,尤其是碳纖維增強塑膠和碳纖維復合材料。因而發(fā)展趨勢快速,并充足表明出一材點能、一材常用的特性,已被普遍用以航宇、巡航導彈、火箭彈、飛機場、車輛、化工廠、機械設備、紡織業(yè)、醫(yī)療器械及其文具用品等各行各業(yè)。現(xiàn)階段,它仍處在快速發(fā)展環(huán)節(jié),其性能在不斷提升,生產(chǎn)量在急劇提升,優(yōu)良品種相繼發(fā)生,運用范疇日益擴張。
為了更好地達到重量輕、剛性大的規(guī)定,傳統(tǒng)式的文體用品大多數(shù)選用木料以及復合材料產(chǎn)品。可是,碳纖維增強復合材料的結(jié)構(gòu)力學性能比木料高得多,它的強度和比彈性模量分別是松木的4倍和3倍,是梧桐木的3.4倍和4.4倍。因而,它在文體用品層面獲得了普遍的運用,其使用量幾乎占全球碳纖維總消費量的40%上下。
在文具用品層面,碳纖維增強復合材料關(guān)鍵用在下列一些層面:
1).高爾夫球棒
用CFRP做成的高爾夫球棒、可緩解凈重約10一40%。依據(jù)動量守恒定律,可讓球得到很大的加速度。另一方面.CFRP具備高的減振特點,可使發(fā)球時間增加,球被擊得更長遠。
2). 魚桿
碳纖維增強復合材料做成的魚桿比GFRP產(chǎn)品或竹桿都需要輕得多,使其在撒竿時耗費動能少,并且撤竿距比后面一種遠20%上下。CFRP其法的魚桿長而好,剛性大,釣魚竿在彎折以后能快速還原,使其傳送魚餌的覺得比較靈巧。如今已經(jīng)有產(chǎn)品銷售,用碳纖維增強塑膠還能夠做成釣具的卷鈾,其凈重不超過l40克,但它的疲勞極限高,耐磨擦,因此使用期限長。
3).羽毛球拍
復合材料做成的羽毛球拍,輕而堅,剛性大,應變力小,可減少球與乒乓球拍觸碰時的偏差度;與此同時,CFRP的減振性好,能延長腸線與球的了解時間,使羽毛球得到很大的瞬時速度。例如,木質(zhì)乒乓球拍的了解時間為4.33ms,不銹鋼制品為4.09ms,CFRP為4.66毫秒,相對性應的球的加速度則各自為1.38公里/時、149.6千米/時和157.4公里/時。這類羽毛球拍已經(jīng)有產(chǎn)品供貨銷售市場。
4).網(wǎng)球拍
碳纖維增強復合材料剛成的羽毛球拍其優(yōu)點是重量輕、剛性大、防止了木制家具因其剛性不夠而導致的斷把狀況.與此同時它還有著與以上羽毛球拍一樣的優(yōu)勢。
5).跑車
用高純石墨化學纖維長絲做成的管件可以用來生產(chǎn)制造比賽車或通用性單車的窗框,其優(yōu)點是重量輕,比鋼質(zhì)架可減脂50%上下,使單車的總重緩解15%。
碳纖維與混和增強復合材料可以用來生產(chǎn)制造越野賽跑車輛,它的特性是重量輕。用金屬材質(zhì)生產(chǎn)制造的一樣車身的整備質(zhì)量為226.8KG,用CFRP生產(chǎn)制造時為63.5KG,用CF/GPRP生產(chǎn)制造時凈重可緩解到31.8至36.5KG。
6).滑雪板
用碳纖維增強復合材料生產(chǎn)制造的滑雪板,其優(yōu)點是剛性大,耐磨擦,在拐彎、陡坡和越野賽跑中腳掌用勁較小。用CFRF生產(chǎn)制造的滑雪杖在健身運動界也享有盛譽。其優(yōu)點是剛性大,重量輕,一般在150克上下。
別的主要用途
除此之外,碳纖維增強復合材料在文體用品層面還能夠生產(chǎn)制造驅(qū)動力雪撬用的彈簧板、洋弓、箭、跳竿、羽毛球棒、游船、皮劃艇、賽艇槳、游艇船頭、摩托車零件、登山用品及其滑翔機、人力飛機等。