碳纤维复合材料导热系数
高导热环氧树脂及碳纤维增强复合材料的制备与性能研究
高导热环氧树脂及碳纤维增强复合材料的制备与性能研究郑欣;刘荣海;初德胜;胡发平;曾昌毅;许培俊
【期刊名称】《当代化工研究》
【年(卷),期】2022()24
【摘要】本文采用导热石墨片(TCGS)制备高导热环氧树脂(EP),并研究其与三种胺类固化剂(3,3-二甲基-4,4-二氨基二环己基甲烷(DMDC),二氨基二苯甲烷(DDM),二氨基二苯砜(DDS))的固化反应,通过动态热机械分析和力学性能测试,优化了各种树脂体系的耐热性能和力学性能,使得DDS/EP/TCGS树脂浇铸体的最大弯曲强度达到了107.9MPa,玻璃化转变温度达到169℃,在120℃时的凝胶时间达到107min,具有良好的预浸料制备工艺性;以激光闪射法测得三种固化体系(DMDC、DDM、DDS)的导热系数分别为1.276W/(m·K),1.311W/(m·K),1.226W/(m·K);其碳纤维增强复合材料同样具有较好的力学性能和横向导热性能。
【总页数】3页(P73-75)
【作者】郑欣;刘荣海;初德胜;胡发平;曾昌毅;许培俊
【作者单位】云南电网有限责任公司电力科学研究院;长安大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB33
【相关文献】
1.导热玻璃纤维布增强环氧树脂复合材料的制备及性能
2.碳纤维@石墨烯/环氧树脂复合材料的制备和导热性能研究
3.高导热沥青基碳纤维/环氧树脂复合材料的制备及导热性能研究
4.高导热聚酰亚胺石墨膜/环氧树脂复合材料的制备与性能表征
5.一种连续高导热沥青基碳纤维增强环氧树脂复合材料及其制备方法
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碳纤维增强复合材料及其应用研究
目前，生产和销售的产品结构采用玻璃钢（复合材料， 主要成分是树脂和玻璃纤维）箱体，其导热系数为 0.4W/（nk）， 密度为 2.3g/cm，且具备较高的拉伸强度，是一种综合性能 优异的复合材料。随着材料技术的不断更新发展，市场对于 轻量化需求日益突出，然而，在现有玻璃钢材料基础上，其 结构形式已无法实现更高的减重目标。碳纤维复合材料具有 质轻、比强度高、比刚度大、抗疲劳好、减震性好等特点， 本文将对不同铺层结构的碳纤维复合材料进行分析，结合产 品进行轻量化设计应用研究。 1 碳纤维增强复合材料
7.8
1.08
210
制造技术成熟，耐蚀性性好，成本低
机械性能较弱，强度偏低
1.5 ～ 2
2.0 ～ 7.0 200 ～ 700
力学性能优异，轻量化程度高
成本高，加工工艺复杂烦琐
1.4 ～ 2.5
1.5
42
优秀低绝缘、高低温及抗腐蚀能力，价格较低
性脆，耐磨性较差
保各部分的建设情况能够严格按照施工设计要求落实。 5 结语
（2）采用足够多的铺层，并使其纤维轴线与内力拉压 方向一致时，可以最大强度利用复合材料的高强度特性；
（3）避免相同纤维取向的铺层叠置； （4）对于较厚的层合板，相邻铺层纤维角度比一般不 超过 6°； （5）铺层中以 0°、±45°、90°的四种铺层角度， 每种占比应不少于 10%，以避免任何方向的基体直接受载； （6）载荷 0°方向时，避免采用 90°的层组，应该用
为了得到最优铺层方案，保证碳纤维复合材料满足刚 度需求，在初始设计过程中，根据铺层原理，选用环氧树 脂为基体，选用厚度为 0.3mm 的碳纤维板层，按照（0°、 45°、90°、-45°、0°）的铺层角度进行复合层板的设计， 本文以下所述碳纤维样片、碳纤维产品材料，均采用该铺层 方案进行设计和加工。 3 有限元分析及实验验证 3.1 有限元分析
碳纤维复合材料 负的热膨胀系数的优点
碳纤维复合材料负的热膨胀系数的优点1. 引言1.1 介绍碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂等基质材料混合而成的新型复合材料，具有轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀等优点。
碳纤维是一种具有优异力学性能的纤维材料，其比强度和刚度都远高于传统的金属材料。
树脂在碳纤维复合材料中起到粘结作用，使碳纤维之间能够协同工作，形成整体性能更为优越的复合材料结构。
碳纤维复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材、建筑工程等领域，成为现代工程材料中的重要组成部分。
随着科技的进步，碳纤维复合材料的研究和应用越来越深入，不断推动着各行业的创新发展。
在未来的发展中，碳纤维复合材料将继续发挥重要作用，为人类社会的进步做出更大贡献。
1.2 热膨胀系数的概念热膨胀系数是物体随温度变化而引起尺寸变化的一个物理量。
一般来说，温度升高时，物体将膨胀；温度下降时，物体将收缩。
热膨胀系数是反映物体热膨胀性质的重要参数，通常用α来表示。
热膨胀系数的单位是℃-1，表示每度温度升高时物体在长度、面积或体积方向上的增加量。
在热膨胀系数为负的情况下，这意味着当温度升高时，物体不会膨胀，反而会收缩。
这种特殊的性质在某些特定的应用领域中具有重要的意义，尤其是在高精度、高稳定性要求的工程和科学领域中。
通过利用具有负热膨胀系数的材料，可以有效地抵消其他材料在温度变化过程中所引起的热膨胀问题，从而提高系统的稳定性和精度。
这也为碳纤维复合材料在一些特殊场合下的应用提供了新的可能性。
【这段内容共193字】2. 正文2.1 碳纤维复合材料的优势1. 高强度与低密度：碳纤维具有非常高的强度和刚度，是钢铁的几倍甚至几十倍，同时它的密度很低，比铝轻，这就使碳纤维成为一种理想的轻量化材料。
2. 良好的耐腐蚀性：碳纤维具有良好的抗腐蚀性能，可以在恶劣的工作环境下长期使用而不会受到腐蚀的影响。
3. 优异的疲劳性能：碳纤维具有很好的疲劳寿命，不容易断裂，能够在长时间内保持稳定的性能。
碳纤维复合材料导热系数
碳纤维复合材料导热系数简介碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
其中一个重要的性能参数就是导热系数，它对于材料在热传导过程中的表现起着关键作用。
导热系数的定义和意义导热系数（thermal conductivity）是指单位时间内单位面积上温度梯度单位长度所传递的热量。
它反映了材料在温度差条件下传递热量的能力，通常用符号λ表示。
碳纤维复合材料的导热系数决定了其在高温条件下的应用性能。
较低的导热系数意味着该材料具有较好的隔热性能，可以有效地防止热量传递，从而保护其他部件免受高温损伤。
而较高的导热系数则表明该材料具有良好的导热性能，可以快速传递热量，使其在散热和导电方面具有优势。
影响导热系数的因素纤维类型和取向碳纤维是碳元素的一种高强度纤维，具有优异的导热性能。
不同类型的碳纤维具有不同的导热系数。
常见的碳纤维类型包括PAN（聚丙烯腈）基碳纤维和高模量（HM）基碳纤维等。
此外，纤维取向也会对导热系数产生影响，通常情况下，与传热方向平行的取向会导致较高的导热系数。
树脂基体树脂基体是碳纤维复合材料中起到粘结作用的部分。
不同种类的树脂基体具有不同的导热性能。
一些树脂具有较低的导热系数，可以减少传递到复合材料中的热量；而另一些树脂则具有较高的导热系数，可以加快传递到复合材料中的热量。
纤维体积分数纤维体积分数是指碳纤维在复合材料中的体积占比。
较高的纤维体积分数通常意味着更多的碳纤维，从而导致较高的导热系数。
界面碳纤维和树脂基体之间的界面也会对导热系数产生影响。
一个良好的界面能够提高导热性能，而一个较差的界面则可能导致传热阻力增加，降低导热系数。
导热系数测量方法测量碳纤维复合材料导热系数的常用方法包括稳态法和非稳态法。
稳态法稳态法是通过测量样品两侧温度差来计算导热系数。
该方法需要将样品加热到一定温度后保持稳定状态，然后测量样品两侧温度差，并根据传热方程计算导热系数。
碳碳复合材料
目前应用最广泛的是等温CVI 法（ICVI），具有不损伤纤维、基体碳纯度高、工艺设备简单、
可对多个形状复杂预制体同时致密化等特点，是工业生产C/C 复合材料的主要工艺手段。ICVI 工
艺致密化过程极其复杂，沉积反应发生在多孔预制体的内表面，存在气相热解、表面沉积反应
和气体扩散过程；受温度、压力、预制体空隙结构、气体的种类及滞留时间等因素的影响；存
液相浸渍工艺
工艺原理
– 以树脂或沥青为基体前驱体，将其浸渍到织物 中，然后将浸渍有树脂或沥青的织物在惰性气 氛下热处理，使树脂或沥青转化为基体碳
工艺特 – 当在制品达到一定密度后（1.7g/cm3），
需要HIP工序实现材料的高密度
三维织物研究的重点在细编织及其工艺、各向纤维的排列对材 料的影响等方面。
2.致密化二法：CVD/CVI；液相浸渍 • 碳纤维编织预制体是空虚的，需向内渗碳使其致密化，以实现预制
体和碳基体的复合。 • 渗碳方法：液态浸渍热分解法、化学气相沉积法。 • 基本要求：基体的先驱体与预制体的特性相一致，以确保得到高致
碳毡可由人造丝毡碳化或聚丙烯腈预氧化、碳化后制得。碳毡叠层后，可以 碳纤维在X、Y、Z的方向三向增强，制得三向增强毡，如下图所示。
喷射成型是把切断的碳纤维 (约为0.025mm) 配制成碳纤维-树脂-稀释
剂的混合物，然后用喷枪将此混合物喷涂到芯模上使其成型。
或石墨化的脂碳（沥青）
用碳布或石墨纤维布叠层后进行针刺，可用空心细颈金属棒引纱。下 图是AVCD公司编织的坯体。
能
特
• 一旦产生裂纹，不会像石墨和陶瓷那样严重的力学性 对热应力不 能损失
敏感
点
物理性能
热膨胀性能低：常温下为-0.4～1.8×10-6/K，仅为金属材料 的1/5～1/10；
碳纤维增强陶器基复合材料性能实验表征
碳纤维增强陶器基复合材料性能实验表征【引言】碳纤维增强陶器基复合材料具有轻质、高强度、高硬度、抗磨损、耐高温等优异的性能，因此在航空航天、汽车工业、船舶制造等领域有着广泛的应用。
为了更好地了解和掌握碳纤维增强陶器基复合材料的性能特点，对其进行实验表征是十分必要的。
本文将从力学性能、热稳定性、耐磨性和导热性能四个方面进行详细的介绍和分析。
【力学性能表征】碳纤维增强陶器基复合材料的力学性能包括弹性模量、抗拉强度、屈服强度和断裂韧性等指标。
通过拉伸试验和弯曲试验可以得到这些指标。
实验结果显示，碳纤维增强陶器基复合材料具有较高的弹性模量和抗拉强度，同时具有良好的断裂韧性，这使得该材料在工程结构领域具有较大的应用潜力。
【热稳定性表征】热稳定性是碳纤维增强陶器基复合材料的关键性能之一。
提高材料的热稳定性能可以增加其在高温环境下的使用范围。
实验研究表明，碳纤维增强陶器基复合材料在高温下仍然能够保持结构的完整性和性能的稳定性。
这得益于碳纤维和陶瓷基质的互补作用，碳纤维能够抵抗高温氧化和热膨胀，而陶瓷基质能够提供良好的耐热性能。
【耐磨性表征】耐磨性是评价碳纤维增强陶器基复合材料耐用性的重要指标之一。
实验表征耐磨性的常用方法包括滑动磨损试验和径向磨损试验等。
研究表明，碳纤维增强陶器基复合材料具有较好的耐磨性能，能够有效抵抗外界因素对材料表面的磨损。
这使得该材料在摩擦材料、切削工具等领域有着广泛的应用前景。
【导热性能表征】导热性能是碳纤维增强陶器基复合材料的重要性能之一，对于高温、高速工况下的工程应用至关重要。
实验测试可以得到材料的导热系数和热扩散系数等性能指标。
研究结果表明，碳纤维增强陶器基复合材料具有良好的导热性能，能够快速地传导热量，并且具备较低的热膨胀系数，这使得该材料在高温环境下具有较强的稳定性。
【总结】碳纤维增强陶器基复合材料具有出色的力学性能、热稳定性、耐磨性和导热性能。
在实验表征过程中，通过拉伸试验、弯曲试验、滑动磨损试验、径向磨损试验、导热系数测试等多种测试方法，可以准确地了解和评估碳纤维增强陶器基复合材料的性能特点。
碳纤维复合材料的介绍
碳纤维复合材料的介绍
碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的高强度、轻质材料。
它具有优异的力学性能和化学稳定性，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材和建筑等领域。
碳纤维是由纯碳纤维束或纤维织物制成的，具有高强度和高刚度的特点。
这些纤维通过树脂基体进行粘结，形成了复合材料的结构。
常用的树脂基体包括环氧树脂、聚酰亚胺和酚醛等。
碳纤维复合材料具有以下优点：
1. 高强度和刚度：相比传统材料如钢铁和铝合金，碳纤维复合材料具有更高的强度和刚度。
2. 轻质：碳纤维复合材料的密度较低，比重轻，可以减轻结构负荷和提高运行效率。
3. 耐腐蚀性：碳纤维本身不易受到腐蚀，使得复合材料在恶劣环境中具有较好的耐久性。
4. 良好的热导性：碳纤维具有良好的热导性，可以有效分散和传导热量。
5. 设计自由度高：碳纤维复合材料可根据需要进行定制设计，形成各种复杂形状和结构。
然而，碳纤维复合材料也存在一些挑战：
1. 成本高：相对于传统材料，碳纤维复合材料的制造成本较高，限制了其在某些领域的广泛应用。
2. 易受冲击破坏：碳纤维复合材料对冲击和撞击容易产生损伤，需要采取适当的保护和维修措施。
3. 可回收性有限：由于复合材料中纤维与树脂的组合结构，碳纤维复合材料的回收和再利用相对困难。
尽管面临一些挑战，碳纤维复合材料的优异性能使其成为许多行业追求轻量化、强度高的理想选择，同时也促进了材料科学和工程领域的进步与创新。
用物理学知识解释碳纤维材料制作车架可以减轻车身重量的原理
用物理学知识解释碳纤维材料制作车架可以减轻车身重量的原理全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：碳纤维材料是一种轻质、高强度的材料，因此在汽车制造中被广泛应用，尤其在车架制作中起到了重要的作用。
通过物理学知识我们可以解释碳纤维材料制作车架可以减轻车身重量的原理，下面我们来详细讨论这个问题。
我们了解一下碳纤维材料的物理性质。
碳纤维是一种由碳元素组成的纤维，具有非常高的比强度和弹性模量。
比强度指的是材料单位质量所能承受的最大拉伸应力，而弹性模量则表示材料的刚度和弹性。
碳纤维的高比强度和弹性模量使其成为一种理想的车身材料。
使用碳纤维材料制作车架的主要原理在于其轻质高强的特性。
相比传统的金属材料，如钢铁和铝合金，碳纤维的密度更低，因此可以在保持强度的同时减轻车身重量。
车架的重量直接影响到汽车的动力性能和燃油效率，因此采用碳纤维材料可以帮助改善汽车的整体性能。
除了轻质的特性，碳纤维材料还具有优异的抗腐蚀性和耐久性。
汽车在使用过程中会受到风吹雨打，如果采用金属材料可能出现生锈和腐蚀的情况，而碳纤维可以很好地抵抗这些自然环境的影响。
碳纤维还具有良好的抗疲劳性能，可以确保车架在长时间使用过程中不会出现损坏和断裂。
在车架制作过程中，碳纤维材料通常采用复合材料的形式。
复合材料是一种由多种材料组合而成的新型材料，具有综合性能优异的特点。
碳纤维与树脂之间形成的复合结构，可以提高车架的强度和刚度，同时降低整体重量。
通过合理设计和制造工艺，可以确保碳纤维车架具有足够的承载能力和抗冲击性。
碳纤维材料还具有良好的成型性能，可以根据车架的设计要求进行复杂形状的制作。
传统金属材料可能需要焊接和加工，而碳纤维则可以通过模具成型和热压工艺来实现。
这种灵活的制造方式使得碳纤维材料在车架制作中具有很大的优势。
用物理学知识解释碳纤维材料制作车架可以减轻车身重量的原理主要是基于碳纤维的轻质高强特性。
通过合理设计和制造工艺，碳纤维车架可以实现减重、增强和耐久的效果，从而提高汽车的性能和经济性。
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导热系数的含义
导热系数是一个物质的热导性能的量度，它描述了热量在物质中传导的能力。
导热系数越大，物质传导热量的能力就越强。
碳纤维复合材料的导热系数
1.碳纤维的导热系数
碳纤维是一种由碳元素构成的纤维状材料，具有轻质、高强度和高刚度的特点。
然而，碳纤维的导热系数相对较低。
碳纤维的导热系数通常在1.0-3.0 W/(m·K)之间，取决于纤维的结构和制备过程。
相比之下，常见的金属材料如铜和铝的
导热系数分别为385 W/(m·K)和237 W/(m·K)，因此碳纤维的导热性能较差。
2.碳纤维复合材料的导热系数
碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体组成的复合材料。
碳纤维具有较低的导
热系数，而树脂基体的导热系数通常更低。
因此，当碳纤维与树脂基体相结合
形成碳纤维复合材料时，材料的导热系数往往会降低。
具体来说，碳纤维复合材料的导热系数取决于碳纤维的含量、纤维的取向、树
脂基体的类型和含量，以及复合材料的制备工艺等因素。
一般而言，碳纤维复
合材料的导热系数在0.1-1.0 W/(m·K)之间，相对于纯碳纤维，导热性能有所
降低。
碳纤维复合材料导热系数的影响因素
1.碳纤维含量：碳纤维含量的增加可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度，
但也会增加导热系数。
2.碳纤维取向：碳纤维的取向对导热系数有影响。
当纤维沿着热传导方向排
列时，导热性能会更好。
3.树脂基体类型和含量：树脂基体的导热系数通常较低，选择低导热系数的
树脂基体可以降低碳纤维复合材料的导热性能。
4.制备工艺：制备工艺中的压力、温度和时间等因素也会对碳纤维复合材料
的导热系数产生影响。
总结
碳纤维复合材料的导热系数通常较低，取决于碳纤维的导热性能以及复合材料中碳纤维和树脂基体的含量、取向和制备工艺等因素。
虽然碳纤维复合材料的导热系数相对较低，但由于其轻质、高强度和高刚度等优点，在许多领域中仍具有广泛的应用前景。