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碳纖維復(fù)合材料擁有高比強(qiáng)度和比模星,碳纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比模量是杉木的4倍和3倍,梧桐木的3.4倍和4.4倍、鋼材的7倍和3倍,參數(shù)使其殼制作強(qiáng)而剛的各種制品。碳纖維結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定,在經(jīng)過一系列的疲勞試驗(yàn)后,虎門匹克網(wǎng)球拍,其強(qiáng)度的保留率還能夠保持60% ,而鋼材為40% ,鋁合金為30% ,這樣就使得體育器材的使用壽命更長。不僅力學(xué)性能優(yōu)良,其減重效果也十分明顯,密度1.7g/cm3。
碳纖維復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)小,在室溫條件下為負(fù)值, 200-400°C為零,低于1000°C時(shí)也是微乎其微,能夠保證尺寸的穩(wěn)定性。碳纖維復(fù)合材料兼具紡織纖維的柔軟性和可加工性,其設(shè)計(jì)自由度大,匹克網(wǎng)球拍生產(chǎn)廠家,碳纖維顯著的一一個(gè)特點(diǎn)就是具有各向異性,通過改變纖維的鋪疊方向和方式,能夠增強(qiáng)在某一方向的受力。
充分利用碳纖維復(fù)合材料的性能優(yōu)勢,可以提升諸多體育項(xiàng)目的成績?,F(xiàn)在許多體育器材都運(yùn)用到了碳纖維,像撐竿,碳纖維撐竿能夠有效減輕重量、柔韌結(jié)實(shí)。在1972年美國就采用了碳纖維復(fù)合材料制作高爾夫球桿,碳纖維復(fù)合材料具有高阻尼的特性,可使擊球時(shí)間延長,球擊的更遠(yuǎn)。還有上的平衡桿、自行車配件都采用到了碳纖維復(fù)合材料。
復(fù)合材料以碳纖維增強(qiáng)的樹脂基復(fù)合材料為數(shù)量上的主體。碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,它的密度僅為鋼的1/4、鋁合金的1/2,但強(qiáng)度卻比鋼高4倍、比鋁高6~7倍。航天的重量每減少1公斤,就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤,因此,碳纖維復(fù)合材料的這種低密度、高強(qiáng)度的優(yōu)異性能,使其在航天航空等高科技領(lǐng)域占有重要地位。
不僅如此,碳纖維復(fù)合材料還因其比強(qiáng)度、比模量高的特點(diǎn),匹克網(wǎng)球拍,越來越應(yīng)用到體育用品行業(yè)。傳統(tǒng)的體育用品大多采用木材及其復(fù)合材料制品。但是,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能比木材高得多,它的比強(qiáng)度和比模量分別是杉木的4倍和3倍,是梧桐木的3.4倍和4.4倍。因此,它在體育用品方面得到了廣泛的應(yīng)用,其用量幾乎占全碳纖維總消耗量的40%左右。
1、網(wǎng)球拍
復(fù)合材料制成的網(wǎng)球拍,輕而堅(jiān),剛性大,應(yīng)變小,可降低球與球拍接觸時(shí)的偏離度;同時(shí),碳纖維復(fù)合材料的阻尼性好,可延長腸線與球的接觸時(shí)間,使網(wǎng)球獲得較大的加速度。例如,木制球拍的接觸時(shí)間為4.33毫秒,鋼制品為4.09毫秒,碳纖維復(fù)合材料為4.66毫秒,相對應(yīng)的球的初速度則分別為149.6千米/時(shí)、138千米/時(shí)和157.4千米/時(shí)。這種網(wǎng)球拍已有商品供應(yīng)市場銷售。
2、羽毛球拍
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料剛成的羽毛球拍其特點(diǎn)是重量輕、剛性大、避免了木制品因其剛性不足而造成的斷把現(xiàn)象,同時(shí)它還具有與上述網(wǎng)球拍一樣的優(yōu)點(diǎn)。
鋁合金是在純鋁中加入各種合金元素制成的,和鋼材相比更加輕便,已經(jīng)使用于航天、汽車、機(jī)械、船舶等多個(gè)領(lǐng)域。碳纖維是將聚基纖維在高溫下預(yù)氧化、碳化得到的,不僅重量輕,還由強(qiáng)度高、耐高溫、耐摩擦等優(yōu)點(diǎn),在民用工業(yè)和工業(yè)中均有廣泛的應(yīng)用。者兩種材料相比,哪種更優(yōu)越呢?
先來看一下鋁合金,它的密度只有2.5~2.88g/cm^3 ,約為鋼( 7.85g/cm^3)的三分之- - , 相對剛度大,達(dá)到8.5 ,而鋼材為1。質(zhì)量相同的構(gòu)件,長安匹克網(wǎng)球拍,采用鋁合金代替鋼,能得到更大的剛度。鋁合金的抗拉強(qiáng)度比鋼材略遜-籌,約160~400MPa ,不過經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?,可達(dá)到
700MPa,與低合金鋼強(qiáng)度相當(dāng)。
再來看一下碳纖維材料,它的密度比鋁還輕,只有1.7g/cm^3 ,抗拉強(qiáng)度3000MPa ,是鋼的四倍以上,彈性模量為230GPa ,熱膨脹系數(shù)-
1.4~+1.7x10-6.抗震, X射線的透過率高,由于它是一種各項(xiàng)異性材料,平行于纖維和垂直于纖維方向的性能不同,所以可設(shè)計(jì)性強(qiáng),選擇不同的鋪層的方式可改變產(chǎn)品的性能,適用于多種領(lǐng)域。

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