自重更輕而硬度更高，似乎是人們一直不懈追求的方向，針對這種需求，碳纖維的開發(fā)應(yīng)用已經(jīng)成為國際上新材料領(lǐng)域令人矚目的研究熱點。
既輕又堅固的新材料，似乎從未如此像今天這樣近距離的走進過我們的生活。
在剛剛過去的1月份，寶馬公司在中國推出了全新進口5系轎車，這款車最大看點之一，就是其超輕量級的碳纖維引擎蓋有效的降低了重量。
去年，一家科技網(wǎng)站稱，蘋果正在打造一款神秘設(shè)備，而它要用到碳纖維材質(zhì)。消息稱，碳纖維材質(zhì)部件主要用于設(shè)備的外殼部分。或許不久的將來，iPhone 6外殼由碳纖維材料打造也說不定。
碳纖維：沖出技術(shù)封鎖重圍
中國用聚丙烯腈為原料生產(chǎn)碳纖維的研究始于1962年，起步可謂不晚，但長期未取得實質(zhì)性進展。國家新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略咨詢委員會副秘書長李克健在接受采訪時曾表示，由于碳纖維在航空航天等國防工業(yè)中有重要用途，西方國家將其視為軍用物資，對中國“禁運”，更不轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)技術(shù)。
去年9月，中科院寧波材料所把一輛碳纖維小汽車開進了人才科技周的高新技術(shù)成果交易洽談會賺足了眼球，亮點主要在其外殼上：在普通材質(zhì)的汽車引擎蓋上，榔頭用力敲擊，漆蓋上很有可能會有凹陷，而這輛車的車殼卻非常堅固，用力敲擊車蓋后會迅猛反彈，表面絲毫未損。伴隨著這次亮相，徹底顛覆了纖維一詞在人們腦海中的柔弱印象。
“這種碳纖維復(fù)合材料做的車，比起普通用鋼材制造的汽車，它的最大特點是輕和快。”中科院寧波材料所的趙曉光介紹說，這輛車拋棄了傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)，大量采用彈纖維材料制成，比普通鋼材的汽車重量能減少60%。在同樣用油情況下，這輛車每小時可以多開50公里。
體重減輕了，安全性如何？機械科學研究院復(fù)合材料專家陳長年介紹到，雖然碳纖維看起來像塑料，但實際上這種材料抗沖擊性比鋼鐵強，特別是用碳纖維做成的方向盤，機械強度和抗沖性相比大大提高。在復(fù)合材料的“武裝”下，這輛小車反倒成了家用車中的“裝甲車”。據(jù)陳長年透露，現(xiàn)在這種碳纖維材料已經(jīng)在高速列車的裙擺上應(yīng)用。
碳纖維不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。與傳統(tǒng)的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱芙拉纖維(KF-49)相比，不僅楊氏模量是其2倍左右，而且在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強堿NaOH溶液中，時間已過去30多年，它至今仍保持纖維形態(tài)。
陳長年說，碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強的復(fù)合材料可用作飛機結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業(yè)機器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。