碳纖維復合材料就是由碳纖維與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合制成的結構材料的簡稱。很多人對碳纖維復合材料已經耳熟能詳了，由碳纖維和環氧樹脂結合而成的復合材料，其比重小、剛性好、耐銹蝕和強度高而成為一種先進的航空航天材料，在航空航天工業中爭相采用先進復合材料。以下主要介紹的是航空級碳纖維復合材料以及碳纖維輕型飛機的制造過程。

　　最新民航客機的主機翼、艙體及尾翼等主要結構材料，由質量較輕的碳纖維復合材料（Carbon Fiber Reinforced Plastic，以下縮略為CFRP）構成。由于質量的減輕，燃油成本大幅降低，對環境的友好度得到了提升。與此同時，充分利用CFRP的特性，可以安裝更大的機窗，機內所允許設定的壓力、濕度也較高，乘客的航空體驗也得到了改善。隨著人們對環境問題關注度的提高，CFRP可以被認為是航空飛機的標準材料。

　　就碳纖維而言，日本占到了全球碳纖維市場約70%的份額，碳纖維也被應用于越來越多的領域（圖1）。

　　圖1  碳纖維的需求推移

　　用樹脂將碳纖維固化（復合）后可以作為CFRP進行使用。航空客機使用的CFRP中，樹脂占到了體積分數的約40%，使用彈性（剛性）較高、熱收縮/硬化收縮較小、與碳纖維結合性較好的環氧樹脂。CFRP具有以下特點（圖2）。

　　· 比強度（強度÷密度）、壁彈性率（彈性÷密度）較高（輕而強）

　　· 抗疲勞性優異（長期反復載荷也難以損壞=壽命長）

　　· 不發生銹蝕（投入維護的勞動力較少）

　　· 熱膨脹系數?。ǔ叽绶€定性好）

　　圖2  輕而強的CFRP（Carbon Fiber Reinforced Plastic）

　　此外，從制備的角度來看，CFRP最大的特點在于其工藝性（圖3）。最終產品部件的設計和材料設計同時進行。將碳纖維在需要的方向進行排列，僅使用要求所需的量，避免了浪費。

　　圖3 CFRP的研究領域

責任編輯：張春穎

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