用于工業(yè)機器人的碳纖維是哪一種

【專家解說】：碳纖維是含碳量高于90％的無機高分子纖維 。其中含碳量高于99％的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大于4000MPa的又稱為超高強型；模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強高伸型碳纖維，其延伸率大于2％。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。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)成復合材料。碳纖維增強的復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。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統(tǒng)籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主義國家實行禁運封鎖政策， 1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進的碳纖維技術(shù)仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術(shù)，即使我國進入WTO，形勢也不會發(fā)生大的變化。因此，除了國人繼續(xù)自力更生發(fā)展碳纖維工業(yè)外，別無其它選擇。
目前世界碳纖維產(chǎn)量達到4萬噸／年以上，全世界主要是日本東麗、東邦人造絲和三菱人造絲三家公司以及美國的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德國SGL西格里集團，韓國泰光產(chǎn)業(yè)，我國臺灣省的臺塑集團，等少數(shù)單位掌握了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù)，并且有規(guī)?；笊a(chǎn)。目前在祖國大陸還沒有一個年產(chǎn)100t的規(guī)?；祭w維工廠，大多還處于中試放大階段。值得一提的是我國臺灣省的臺塑集團，在80代年中期從美國Hitco公司引進百噸級碳纖維生產(chǎn)線，經(jīng)消化、吸收和配套后得到迅速發(fā)展，臺塑產(chǎn)量增加很快，但碳纖維質(zhì)量的提高幅度并不大。
我國對碳纖維的研究開始于20世紀60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢，但也取得了一定成績。進入21世紀以來發(fā)展較快，安徽華皖碳纖維公司率先引進了500噸／年原絲、200噸／年P(guān)AN基碳纖維(只有東麗碳纖維T300水平)，使我國碳纖維工業(yè)進入了產(chǎn)業(yè)化。隨后，一些廠家相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前，我國已有12家生產(chǎn)規(guī)模大小不一(5～800噸／年)的PAN基碳纖維生產(chǎn)廠家，合計生產(chǎn)能力為1310噸／年，產(chǎn)品規(guī)格為1K、3K、6K、12K。但由于一些企業(yè)沒有原絲可燒，實際國內(nèi)碳纖維的總產(chǎn)量不足40噸/年，而且產(chǎn)品質(zhì)量不太穩(wěn)定，大多數(shù)達不到T300水平。可喜的是從2000年開始我國碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術(shù)，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。目前利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)T300、T700碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達到國際同類產(chǎn)品水平。
隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點扶持的新產(chǎn)品，成為國內(nèi)新材料行業(yè)研發(fā)的熱點。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前擬建和在建的碳纖維生產(chǎn)企業(yè)有11家，合計生產(chǎn)能力為原絲7100噸／年、碳纖維1560噸／年，其中在建企業(yè)為4家，合計生產(chǎn)能力為原絲1100噸／年、碳纖維470噸／年。
盡管我國碳纖維生產(chǎn)發(fā)展緩慢，而消費量卻一直在逐漸增加，市場需求旺盛。主要用途包括體育器材、一般工業(yè)和航空航天等，其中體育休閑用品的使用量最大，占消費量的約80%～90%。我國碳纖維的需求量已超過3000噸/年，2010年將突破5000噸/年。主要應用領(lǐng)域為：成熟市場有航空航天及國防領(lǐng)域(飛機、火箭、導彈、衛(wèi)星、雷達等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場有增強塑料、壓力容器、建筑加固、風力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺等；待開發(fā)市場有汽車、醫(yī)療器械、新能源等。
我國碳纖維復合材料的研制開始于20世紀70年代中期，經(jīng)過近40年的發(fā)展，已取得了長足進展，在航天主導產(chǎn)品(彈、箭、星、船)上得到了廣泛應用。近年來，我國體育休閑用品及壓力容器等領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求迅速增長，航空航天技術(shù)的快速發(fā)展急需高性能碳纖維及其復合材料等，市場需求更加旺盛。
為了滿足國內(nèi)市場對碳纖維不斷增長的需求，應盡快實現(xiàn)我國碳纖維工業(yè)的國產(chǎn)化和規(guī)模化。為此，必須加快技術(shù)創(chuàng)新，掌握核心技術(shù)；加速原絲技術(shù)開發(fā)，研制高純度原絲；強化應用研究和市場開發(fā)，進一步擴大應用領(lǐng)域。碳纖維在我國大有發(fā)展前途，但應總結(jié)滌綸等化纖發(fā)展的經(jīng)驗教訓，避免盲目發(fā)展，實現(xiàn)健康發(fā)展。
為了大型飛機的制造和航空航天事業(yè)的發(fā)展，我國還必須盡快地實現(xiàn)高強中模型碳纖維的產(chǎn)業(yè)化。但是，因為高性能碳纖維是發(fā)展航空航天等尖端技術(shù)必不可少的材料，長期受到以美國為首的巴黎統(tǒng)籌委員會的封鎖。雖然“巴統(tǒng)”在1994年3月解散了，但禁運的陰影仍然存在。即使對我國解除了禁運，開始也只能是通用級碳纖維，而不會向我們出售高性能碳纖維技術(shù)和設(shè)備。因此，發(fā)展高性能碳纖維必須要靠我們自己。我國化學纖維工業(yè)“十一?五”發(fā)展規(guī)劃中提出了“從以增加數(shù)量為主轉(zhuǎn)向大力發(fā)展高新技術(shù)纖維”，特別是把事關(guān)國家產(chǎn)業(yè)安全的高新技術(shù)纖維材料作為重中之重，而且碳纖維被列為首位，是國家迫切需要短期內(nèi)突破的高新技術(shù)纖維品種，為我國碳纖維的發(fā)展創(chuàng)造了條件，我們要抓住這一機遇，自力更生、努力創(chuàng)新，發(fā)展具有自己知識產(chǎn)權(quán)的碳纖維，以滿足不斷增長的市場需求。國家“863 計劃”以及有關(guān)部委都在關(guān)心我國碳纖維工業(yè)的發(fā)展及其產(chǎn)業(yè)化步伐，并給予強有力的支持，許多材料專家也扎扎實實的做了許多工作。“十一五”期間，我國又啟動了相關(guān)“973計劃”。相信“十一五”將是我國碳纖維工業(yè)產(chǎn)業(yè)化的黃金時代。 補充：   碳纖維根據(jù)原料及生產(chǎn)方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產(chǎn)品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。
工業(yè)機器人的碳纖維是碳纖維增強的復合材料。 纖維增強復合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強體，以樹脂、陶瓷、金屬、水泥、碳質(zhì)或橡膠等為基體所形成的復合材料，簡稱碳纖維復合材料。 碳復合材料的特性主要表現(xiàn)在力學性能、熱物理性能和熱燒蝕性能三個方面。 （1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高溫的結(jié)構(gòu)中，它是最輕的材料；高溫的強度好，在2200oC時可保留室溫強度；有較高的斷裂韌性，抗疲勞性和抗蠕變性；而且拉伸強度和彈性模量高于一般的碳素材料，纖維取向明顯影響材料的強度，在受力時其應力-應變曲線呈現(xiàn)“假塑性效應”即在施加載荷初期呈線性關(guān)系，后來變成雙線性關(guān)系，卸載后再加載，曲線仍為線性并可達到原來的載荷水平。 （2）熱膨脹系數(shù)小，比熱容高，能儲存大量的熱能，導熱率低，抗熱沖擊和熱摩擦的性能優(yōu)異。 （3）耐熱燒蝕的性能好，熱燒蝕性能是在熱流作用下，由于熱化學和機械過程中引起的固體材料表面損失的現(xiàn)象,通過表層材料的燒蝕帶走大量的熱量,可阻止熱流入材料內(nèi)部, C-C材料是一種升華-輻射型材料。 如果滿意 請采納 謝謝