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論碳纖維復(fù)合材料及其在體育中的運用

2008年北京成功舉辦了第29屆夏季奧運會，今年廣州又即將迎來6屆亞運會，這些體育盛會在中國的舉辦不僅彰顯了偉大祖國綜合國力的提升，而且大大促進(jìn)了中國體育事業(yè)的發(fā)展，中國人民對于運動的熱情高漲，由此所引發(fā)的運動品市場的繁榮是一種必然趨勢。碳纖維具有十分優(yōu)異的力學(xué)性能，是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有的比強度和的比模量的纖維，特別是在2000℃以上的高溫惰性環(huán)境中，碳材料是強度不下降的物質(zhì)，是其他主要結(jié)構(gòu)材料(金屬及其合金)所無法比擬的。

當(dāng)今體育界，人們?yōu)榱藙?chuàng)造更好的成績，讓比賽更具觀賞性，對于體育器材的要求越來越高，顯然，提高體育器材的性能，材料的優(yōu)化、選擇起著至關(guān)重要的作用！一種材料正在崛起，越來越多的領(lǐng)域出現(xiàn)了它的身影，它就是我們熟悉又陌生的碳纖維復(fù)合材料。

使其作為發(fā)動機熱端部件和使用于高超聲速飛行器熱防護(hù)系統(tǒng)具有其它材料難以比擬的優(yōu)勢。因此廣泛應(yīng)用于彈頭，固體火箭發(fā)動機噴管以及飛機剎車盤等高科技領(lǐng)域。（羅瑞盈碳/碳復(fù)合材料制備工藝及研究現(xiàn)狀[J]材料科學(xué)與工程.1998, (01) 侯向輝.陳強.喻春紅.沈健 碳/碳復(fù)合材料的生物相容性及生物應(yīng)用[J] 功能材料 2000, (05)）

碳/碳復(fù)合材料具有低密度、高強度、高比模、蝕率、高抗熱震性、低熱膨脹系數(shù)、零濕膨脹、不放氣、尺寸穩(wěn)定、化性能好；1969年，日本東麗公司研究成功特殊的單體共聚PAN基碳纖維，結(jié)合美國、法國、德國也都引進(jìn)或開發(fā)了PAN原絲基碳纖維的生產(chǎn)。

國外碳纖維的發(fā)展

1959年日本發(fā)明了用聚腈原絲生產(chǎn)碳纖維的方法。1962年，日本東麗公司開始生產(chǎn)，之后又積極研制用于生產(chǎn)碳纖維的原絲，并于1967年成功生產(chǎn)T300PAN-CF。同時，英國皇家航空研究所，對PAN纖維生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，隨后英國考陶爾公司利用這項技術(shù)開始生產(chǎn)高強度、高模量PAN基碳纖維。1969年，日本東

麗公司研究成功特殊的單體共聚PAN基碳纖維，結(jié)合美國、法國、德國也都引進(jìn)或開發(fā)了PAN原絲基碳纖維的生產(chǎn)。原蘇聯(lián)開始主要研究以人絲為原料制造碳纖維，后轉(zhuǎn)向PAN基碳纖維。另外印度、南斯拉夫、以色列、韓國也在以PAN原絲制取碳纖維方面開展了大量的研制工作。中國掀起一股碳纖維投資熱潮，一方面預(yù)示中國的碳纖維產(chǎn)業(yè)將有快速發(fā)展，有可能成為碳纖維生產(chǎn)大國以至強國。日本東麗公司的碳纖維研發(fā)與生產(chǎn)一直處于領(lǐng)水平。

占世界小絲束碳纖維總能力的75.5%，基本控制了世界小絲束碳纖維的生產(chǎn)。

聚腈基大絲束碳纖維世界總生產(chǎn)能力為8400t／

a，福塔菲爾(Fort-afil)、卓爾泰克(Zohek)、阿爾迪拉(Aldila)、愛斯奇愛爾(SGL)等四家公司壟斷了世界聚腈基大絲束碳纖維的生產(chǎn)。其中福塔菲爾公司為3500t／a，占世界聚腈基大絲束碳纖維總生產(chǎn)能力的41.7%，居世界的首位。碳纖維的特性、結(jié)構(gòu)及分類碳纖維是纖維狀的碳材料，由有機纖維原絲在1000℃以上的高溫下碳化形成，且含碳量在90%以上的高性能纖維材料。

2.2　國內(nèi)