碳纤维复合材料应用研究报告
碳纤维复合材料的力学性能研究
碳纤维复合材料的力学性能研究随着科学技术的不断发展，碳纤维复合材料作为新一代优良的结构材料，受到了广泛的关注。
其独特的力学性能使其在航空、航天、汽车、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将对碳纤维复合材料的力学性能进行研究。
材料的力学性能是评价其质量的关键指标之一。
碳纤维复合材料由纤维基体和树脂基体组成，两者相互配合，使其具备高强度、高刚度、低密度等优良的力学性能。
其中，纤维基体主要由碳纤维组成，其强度和刚度是影响材料性能的关键因素之一。
在研究碳纤维复合材料的力学性能时，人们通常会关注其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面。
首先，拉伸性能是指材料在外力作用下的抗拉强度和断裂延伸率。
碳纤维本身具备很高的强度和刚度，使得复合材料在拉伸载荷下表现出较好的抗拉性能。
其次，弯曲性能是指材料在弯曲作用下的变形能力。
碳纤维复合材料的高刚度使其在承受弯曲载荷时产生较小的挠度，从而具备较好的抗弯性能。
最后，压缩性能是指材料在承受压缩力时的变形能力。
由于复合材料的低密度和高刚度，使得其在承受压缩载荷时具备出色的抗压性能。
除了上述力学性能外，碳纤维复合材料还具备疲劳性能和冲击性能等特点。
疲劳性能是指材料在多次循环荷载下的耐久性能。
由于碳纤维的高强度和良好的疲劳寿命，使得复合材料在长时间循环荷载下仍然能够保持较好的性能。
冲击性能是指材料在受到突然冲击时的抵抗外力的能力。
由于碳纤维具备较高的强度和韧性，使得复合材料具备较好的抗冲击能力。
为了进一步提高碳纤维复合材料的力学性能，人们进行了各种探索和研究。
例如，通过改变纤维的取向和层片的排列组织方式，可以提高复合材料的强度和刚度。
同时，通过改变树脂基体的成分和添加剂，可以改善复合材料的韧性和耐疲劳性能。
此外，人们还通过研究纳米材料在碳纤维复合材料中的应用，进一步改善了其力学性能。
综上所述，碳纤维复合材料具备优良的力学性能，其拉伸性能、弯曲性能和压缩性能等方面表现出色。
同时，其具备较好的疲劳性能和冲击性能。
碳纤维复合材料金相实验方法及实验结果
碳纤维复合材料金相实验方法及实验结果摘要：本文旨在介绍碳纤维复合材料的金相实验方法以及实验结果。
碳纤维复合材料由于其轻质、高强度和优良的耐腐蚀性能，已广泛应用于航空航天、汽车和其他工业领域。
然而，由于其非均质性和复杂的结构，准确评估和分析碳纤维复合材料的金相特性是一项具有挑战性的任务。
因此，通过金相分析方法，我们可以了解碳纤维复合材料的组织结构、相态特征和缺陷等重要信息，以便更好地理解其性能和应用。
引言：碳纤维复合材料的金相分析在材料研究和工程应用中起到了关键作用。
通过金相实验方法，我们可以观察和评估材料的微观结构，了解不同相的分布和形态，并检测可能存在的缺陷和瑕疵。
因此，建立一套准确可靠的金相实验方法对于深入理解碳纤维复合材料的性质至关重要。
实验方法：1. 样品制备：选择合适的碳纤维复合材料样品，并在标准实验条件下进行制备。
保持样品表面的光洁度，并避免造成机械损伤或化学污染。
2. 试样的切割：使用恰当的切割工具和技术将样品切割成需要的尺寸。
注意避免产生裂纹或切口不均匀的情况。
3. 样品固定和打磨：使用适当的固定剂将切割好的样品固定在试样支架上，并进行必要的打磨和抛光，以消除切割过程中产生的表面缺陷。
4. 试样腐蚀：根据需要，采用适当的腐蚀剂对样品进行腐蚀处理，以清除表面的氧化膜或其他污染物。
5. 样品镜面蚀刻：使用适当的蚀刻剂对样品进行镜面蚀刻，以显现材料的金相结构和微观特征。
6. 金相显微观察：使用金相显微镜观察样品的显微结构，并记录和拍摄所观察到的图像。
7. 结果分析：根据金相显微观察所得的图像，分析样品的组织结构、相态特征和缺陷情况。
进行定性和定量评估，以获得对样品金相特性的全面理解。
实验结果：通过金相实验方法对碳纤维复合材料进行分析和观察，我们得到了以下实验结果：1. 碳纤维复合材料呈现出分散均匀的纤维结构，并且无明显的内部孔隙。
2. 碳纤维和基体材料之间形成良好的结合和界面。
3. 样品表面存在少量的氧化膜，但无明显的表面缺陷或腐蚀现象。
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
碳纤维材料的制备及应用研究
碳纤维材料的制备及应用研究碳纤维材料是一种高性能、高强度和轻质的材料，在航空、航天、汽车、船舶、体育器材等领域有广泛的应用。
本文将介绍碳纤维材料的制备方法及其应用研究。
一、碳纤维材料的制备方法碳纤维的制备主要包括三个步骤：前驱体制备、纺丝成纤维和碳化。
1.前驱体制备前驱体是指材料转化为碳纤维前的预处理材料。
常用的前驱体有聚丙烯腈（PAN），煤沥青和轮胎树脂等。
其中，PAN是制备碳纤维的主要前驱体。
PAN通过干法纺丝制备成PAN纤维，然后进行预氧化处理，将预氧化的PAN纤维进行拉伸，再进行热解，最终得到碳纤维。
2.纺丝成纤维纺丝是将前驱体制备成精细单体并熔融成纤维的过程。
纺丝方式包括湿式法、干式法和气流旋转纺丝法等。
其中，湿式法是制备PAN基碳纤维最常用的方法。
3.碳化碳化是指在高温下，将前驱体中的非碳元素脱除，形成含碳量达到90%以上的纤维。
碳化条件是热解温度和时间，温度在1300℃左右，时间从几小时到几十小时不等。
碳化过程中，纤维的密度增大，晶体成分变化，力学性质也随之变化。
二、碳纤维材料的应用研究1. 航空领域碳纤维材料在航空领域中的应用主要是替代传统的铝合金和复合材料制造飞机的结构部件，以减少飞机的重量和燃料消耗。
碳纤维材料是制造各种结构部件的理想材料，包括机翼、机身、进气道和发动机等。
2. 船舶领域碳纤维材料在船舶领域的应用主要是制造高速艇、游艇和各种竞赛船只的外壳和桅杆等结构件。
碳纤维材料具有优异的刚性和强度，可以有效减少船只的自重，提高船只的速度和灵活性。
3. 汽车领域碳纤维材料在汽车领域中的应用主要是用于制造车身外壳和底盘结构件等部件。
碳纤维材料具有高强度和轻质化特点，能够大大降低汽车的自重，提高汽车的燃油经济性和性能。
4. 体育器材领域碳纤维材料在体育器材领域中的应用主要是制造高档的高尔夫球杆、足球鞋、网球拍和自行车等体育用品。
碳纤维材料具有优异的刚性和强度，能够提高运动器材的性能表现。
国内外t700级碳纤维及其复合材料的性能
国内外 Ｔ７００级碳纤维及其复合材料的性能
刘亮１，颜会全１，王芬１，连峰１，２，刘府１ （１中复神鹰碳纤维有限责任公司，江苏 连云港 ２２２０６９；
２中国复合材料集团有限公司，北京 １０００３６）
摘 要：分别以国产 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维与东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维为基体，在相同的制备条件下制 得纤维复丝及其复合材料，对比研究了两种碳纤维的复丝强度和复合材料性能。结果表明：ＳＹＴ４９碳纤维 复丝拉伸强度与模量达到同级别东丽 Ｔ７００级碳纤维；ＳＹＴ４９碳纤维板材拉伸、压缩、层剪和弯曲性能均 要接近或优于东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维复材，说明国产工业化生产碳纤维 ＳＹＴ４９在一定程度上可以取代东 丽同级别碳纤维。
本文在相同实验条件下制备纤维试样，分别 测试了中复神鹰 ＳＹＴ４９碳纤维和东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ 碳纤维 全 分 析 特 性 及 其 复 材 性 能， 对 国 产 的 ＳＹＴ４９碳纤维与东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维性能进行 了对比研 究； 通 过 各 个 性 能 对 比， ＳＹＴ４９碳 纤 维 的性能已完全达到东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维性能 水平，这也 表 明 我 国 碳 纤 维 生 产 正 在 日 益 壮 大， 在工业应用上提供了重要的试验数据基础。
１ 实验部分
１１ 原料
Ｅ４４环氧树脂：南通星辰合成材料有限公司。 三乙烯四胺：分析纯，国药集团化学试剂有 限公司。 Ｓ５００１环氧树脂：ＷＰ－Ｓ５００１，惠柏新材料科 技有限公司。 东丽 Ｔ７００Ｓ－１２Ｋ碳纤维：日本东丽。 ＳＹＴ４９碳纤维：中复神鹰碳纤维有限责任公司。
１２ 主要设备及仪器
扫描 电 子 显 微 镜： ＫＹＫＹ－２８００型 扫 描 电 子
国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要
国内外碳纤维复合材料现状及研究开发方向概要碳纤维复合材料是一种具有很高强度和轻质化特性的新型材料。
它由碳纤维和树脂等基质材料组成，具有优异的力学性能和低密度，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
本文将对国内外碳纤维复合材料的现状以及研究开发方向进行概述。
首先，国内外碳纤维复合材料的现状可以概括为以下几个方面。
一是碳纤维复合材料在航空航天领域的应用。
由于碳纤维复合材料具有高强度、低密度和热稳定性等特点，被广泛应用于航空航天领域，如飞机机体、发动机和燃气涡轮等部件。
二是碳纤维复合材料在汽车领域的应用。
汽车制造商越来越倾向于采用碳纤维复合材料制作汽车车身和结构件，以提高汽车的燃油效率和减轻车重，提高车辆的性能。
三是碳纤维复合材料在体育器材领域的应用。
碳纤维复合材料制作的高级运动器材，如高尔夫球杆、网球拍和自行车等，具有很高的刚性和强度，能够提高运动员的表现水平。
四是碳纤维复合材料在船舶领域的应用。
船舶结构件的重量和强度对于船舶的性能至关重要。
碳纤维复合材料具有高强度和轻质化特性，因此被广泛应用于船舶制造，可以提高船舶的性能和节能减排。
接下来，本文将重点讨论国内外碳纤维复合材料的研究开发方向。
一是开发新型碳纤维原料。
目前，市场上主要使用的碳纤维原料是聚丙烯腈纤维。
研究人员正在开发新型纤维原料，如石墨烯、纳米碳纤维等，以提高碳纤维的力学性能和热稳定性。
二是改善碳纤维与基质材料的界面粘结性能。
碳纤维与树脂等基质材料的界面粘结性能对复合材料的力学性能和耐久性影响很大。
研究人员正在探索提高界面粘结性能的方法，如表面改性和介入增韧等。
三是提高碳纤维复合材料的制备工艺。
制备工艺是影响碳纤维复合材料质量的关键因素之一、研究人员正在开发新的制备工艺，如预浸法、纺丝法和层合法等，以提高复合材料的力学性能和制造效率。
四是研究碳纤维复合材料的寿命与损伤机理。
碳纤维复合材料容易受到外界环境和应力加载的影响，会出现疲劳和损伤现象。
碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究
碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究碳纤维复合材料是一种具有高强度、轻质、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、轨道交通、船舶等领域，成为新一代高性能材料。
然而，碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究一直是研究的热点和难点之一。
本文将分析碳纤维复合材料的实物强度与模拟仿真研究现状，并展望未来。
一、碳纤维复合材料的实物强度研究1. 实物试验实物试验是研究碳纤维复合材料实物强度的重要方法。
通过实物强度试验，可以获得材料的实际强度和断裂韧性等基本性能指标。
根据试验方法的不同，可以分为单轴拉伸试验、双向剪切试验、缩径拉压试验、冲击试验等。
单轴拉伸试验是最常用的实物试验方法，通过拉伸试验机将样品施加单向拉伸力并测量应力-应变曲线，从而得到材料的拉伸强度、屈服强度、弹性模量和拉伸应变能等指标。
缩径拉压试验可以获得材料在径向压缩和拉伸状态下的强度和变形行为，适用于研究压缩和拉伸异向性。
冲击试验则可以模拟材料在受到冲击载荷时的响应，研究材料的韧性和抗冲击性能。
2. 实物强度影响因素碳纤维复合材料的实物强度受多种因素影响。
材料的纤维类型、体积分数和层叠方式对材料强度有很大影响。
纤维和基体之间的界面粘结力也是影响强度的重要因素。
此外，加工过程中的处理方式和温度等因素也会对材料强度造成影响。
3. 实物强度研究进展随着复合材料在工业领域的广泛应用，实物强度研究也得到了长足发展。
目前，国内外研究机构多采用复合材料的细观结构分析和材料力学性能测试相结合的方法进行研究。
此外，利用样本的数字化设计和孔洞、缺陷等不良状态的模拟，并通过计算机仿真技术对碳纤维复合材料的实物强度进行研究也越来越成为趋势。
二、碳纤维复合材料的模拟仿真研究1. 模拟仿真原理模拟仿真技术是一种基于数值计算方法的虚拟试验方法，能够通过计算机模拟材料受载情况，并得到物理量的计算结果，如材料应力、变形、破坏等。
这些计算结果可以帮助研究人员更好地了解材料的性能特点和响应规律。
碳纤维复合材料的制备和性能研究
碳纤维复合材料的制备和性能研究复合材料作为一种新型材料，由于其具有结构轻、强度高、耐腐蚀、抗疲劳等优良性能，在航空、航天、汽车、船舶等众多领域得到广泛应用。
碳纤维复合材料是其中一种材料，由于其高强度、低密度、高刚度和优良的热稳定性等特点，已经广泛应用于各种高端产品，如飞机、汽车、大型模具、船舶制造等领域。
本文主要介绍碳纤维复合材料的制备和性能研究方面的进展和成果，对于进一步研究这种材料的应用前景和发展具有参考价值。
一、碳纤维复合材料的制备碳纤维复合材料的制备是一个复杂的过程，需要对材料的性质进行深入的了解，并结合实际生产情况进行设计和试验。
一般来说，碳纤维复合材料的制备分为以下几个步骤：1、预制备碳纤维碳纤维是制备碳纤维复合材料的关键组成部分，其质量对复合材料的性能起到至关重要的作用。
碳纤维的质量受到多种因素的影响，如选择的原料、生产工艺、热处理方式等。
通常采用纤维束成型、碳化及氧化等工艺制备碳纤维，确保碳纤维的品质。
2、浸渍树脂将预制的碳纤维放入树脂中，使其充分浸泡。
树脂中的成分可以根据需要调整，以达到预期的力学性能。
3、热固化热固化是碳纤维复合材料制备的关键步骤之一。
材料通过温度和时间的控制，让树脂变成固体，并在碳纤维表面形成一层牢固的化学键连接。
通过这一步工艺，可以提高碳纤维复合材料的强度和刚度。
4、精加工精加工是制备碳纤维复合材料的最后步骤。
通过对材料进行切割、抛光、打磨、胶接等方式，可以获得一定形状、尺寸和光泽度的制品。
精加工过程中需要注意不要损伤材料的表面和内部结构，保证材料性能的完好。
以上是碳纤维复合材料制备的主要步骤，整个制备过程需要物理学、化学、材料学等多学科的知识和技术的支持，且需要结合多种因素综合评估生产效果。
二、碳纤维复合材料的性能研究碳纤维复合材料具有优良的力学性能、热性能和热膨胀性等特点，但其性能亦受制备过程中的各种因素影响。
为了更好地应用这种材料，需要对其性能进行全面研究和分析。
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碳纤维复合材料应用研究报告摘要：本文对碳纤维复合材料的应用进行了综述，介绍了目前碳纤维复合材料的优异性能、国外发展现状及趋势及在其所应用领域中的发展前景。
同时，也指出了碳纤维复合材料在应用和发展中所存在的问题，并给出了解决这些问题的对策及建议。
关键字：碳纤维，复合材料，应用前景1 前言碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体与树脂、瓷及金属等基体复合而成的结构材料。
碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90% 以上。
它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。
碳纤维除了具有十分优异的力学性能外，碳纤维还具有低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、穿透性高等优良性能[1]。
基于此，到目前为止，用碳纤维与其他基体复合而成的先进基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料。
碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比有许多优良的性能，如表1-1所示[2]：通过比较可知，（1）碳纤维复合材料比强度是钢SAE1010（冷轧）的近20倍，是铝6061-T6 的近10倍；其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。
因此其具有高的比强度和比模量。
（2）大多数碳纤维复合材料可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁，达到性能最佳。
（3）碳纤维复合材料密度低，质量轻，能有效减轻构件重量。
除此之外，碳纤维复合材料还有多选择性成型工艺、良好的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性等。
由于碳纤维复合材料具有优于其他材料的性能，世界各国都在大力发展碳纤维复合材料。
2013年碳纤维复合材料总产值147亿美元，其中CFRP产值94亿美元，约占64%。
碳纤维复合材料的需求7.2万t，2020年预计需求量将达14.6万t（图1-1），2010—2020年全球碳纤维复合材料年均增长率都将超过11%[3][4]。
2016、2020年的需求量为预测值。
图1-1 2011—2020年全球碳纤维和碳纤维复合材料的需求量其中，欧洲的碳纤维复合材料需求占全球市场的40 %，美国占25 %，中国占20 %，其他国家与地区的碳纤维复合材料占市场份额在15 %上下。
其中中国市场对碳纤维的需求每年也在逐步增加，中国碳纤维复合材料市场需求如图1-2所示：图1-2 中国碳纤维复合材料市场需求2015年，碳纤维制造商日本帝人公司扩大碳纤维复合材料合作领域，其目标是将他们的热塑性碳纤维复合材料Sereebo应用到量产车的零部件上。
美国运用基于Impossible Objects的复合型增强材制造出碳纤维零件[5]。
2015年10月，宝马将推出全新碳纤维复合材料车，全新BMW 7系打造了Carbon Core高强度碳纤维,核，碳纤维增强复合材料被用于加固车顶横梁结构以及B柱和C柱、底部侧围、中央通道和后部支撑。
与上一代车型相比，最大减重达130 kg[6]。
随着世界各国对碳纤维复合材料的广泛应用，各国将会重视并大力发展碳纤维复合材料且其应用领域将更加广阔。
2 碳纤维复合材料的应用前景碳纤维复合材料主要应用到航天航空、汽车、船舶、风力发电、运动休闲、土木建筑、压力容器等领域，其各个领域所占市场份额如图2-1所示[7]图2-1 2014年全球各种碳纤维复合材料市场需求份额百分比在中国，随着航天航空、汽车、船舶、风力发电、运动休闲等大力的发展，碳纤维及其复合材料的应用占全世界1/4，航天航空、汽车、船舶、风力发电、运动休闲、土木建筑、压力容器等领域所占份额如图2-2所示。
图2-2 2014年中国各种碳纤维复合材料市场需求份额百分比2.1 在航天航空领域的应用通常，先进复合材料首先应用于航天航空等国防工业领域，然后随着技术的成熟，慢慢向民用领域发展。
以高性能碳纤维复合材料为代表的先进复合材料作为结构、功能一体化材料，在民用飞机、导弹等航空航天领域发挥着不可估量的作用[8]。
2.1.1 民用飞机碳纤维复合材料与钢材相比其质量减轻75 %，而强度却提高4倍，其在航空航天复合材料上的使用，大大改善了大型商用飞机的燃油效率，空客A380、A400M 和波音787 中碳纤维复合材料的使用量均已超过50 %。
其机身、机尾翼采用碳纤维层合结构，升降舵、方向舵保留碳纤维夹芯机构。
大量应用复合材料获得的低油耗、高巡航速度使其得以实现更多的点对点不经停直飞航线。
碳复合材料具有耐高温、抗磨损、比热容大等特点，是制造飞机制动装置的优异材料。
用其制作的飞机制动盘同金属制动盘相比可节省40%的结构重量，使用寿命是金属制动盘的5～7 倍[9]。
2.1．2 军用飞机及火箭在20世纪80年代，碳纤维复合材料作为主承力结构材料在军用飞机的主翼、机身等部位使用。
近几年随着碳纤维工业技术和航空航天事业的不断发展，碳纤维在这一领域的应用更加广泛，如用于制造人造卫星支架、卫星天线、航天飞机的机翼、火箭的喷焰口、战略导弹的末级助推器、机器人的外壳等[10]。
固体火箭发动机是各种导弹武器的主要动力装置，在其壳体应用碳纤维复合材料可大大减轻火箭和导弹的发射质量、节省发射费用，或携带更重的弹头、或增加有效射程和落点精度。
由于战略导弹对自身结构质量的要求非常严格，采用先进碳纤维复合材料对提高精度、增大射程意义重大。
发动机和弹头质量每减少1 kg，可使洲际导弹射程增大20 km，故碳纤维复合材料在导弹上的应用会极大提升战略导弹的作战性能[11]。
2.2 在汽车及一般工业的应用碳纤维复合材料用于汽车部件上不仅可以实现汽车轻量化，而且在安全性与乘用舒适性等方面也有很大提高，因此越来越受到汽车工业的重视，对碳纤维复合材料的需求量也逐年增多（如图2-1）。
很多汽车制造商生产的高档、豪华轿车几乎都开始试用或已经采用了各种碳纤维复合材料[12]。
图2-1 2004-2020年汽车领域对碳纤维复合材料的需求量（1）碳纤维复合材料应用于汽车车身、底盘及承力部件，在保证安全性的同时具有十分明显的减重效果。
英国材料系统实验室的研究结果表明，在各种材料制造的车身中碳纤维复合材料是最轻的，尤其是与钢制车身相比，轻量化效果达53%以上。
根据世界铝业协会的报告，汽车质量每减少10%，油耗可降低6%~8%，排放减少5%~6%，每降低消耗1 L 燃油，将减少2.45 kg的CO2排放量，可见在汽车上使用碳纤维复合材料，提高燃油经济性，节能环保的作用非常明显[13]。
（2）碳纤维复合材料具有良好的抗冲击性和能量吸收能力，用于车身及其结构件具有良好的碰撞安全性。
碳纤维复合材料质量仅有钢的50%左右，在碰撞时吸收能量的能力却是钢或铝的4~5倍，使汽车碰撞安全性显著提高[13]。
(3)碳纤维复合材料振动衰减系数大，吸振能力强，用于传动系统和发动机部件，不仅能减轻车的质量，还可以减少振动、降低噪声，从而增加乘坐舒适度[14]。
除此之外，碳纤维复合材料还能省去复杂的金属模具、冲压、焊接及喷涂投资，降低综合生产成本。
2.3 在风力发电风轮翼方面的应用随着风力发电设备的大型化，要求减轻设备负荷，减少叶片变形，为此要求在主承力件如轴和叶片某些部位采用适应于大型叶片轻量化和高刚性化的碳纤维复合材料[15]。
碳纤维复合材料作为发电机叶片的首选材料,可以提高叶片的捕风能力。
用于对材料强度和刚度要求高的翼缘部位,不但可以提高叶片的承载能力,促进风力发电的发展,而且碳纤维的导电性可避免雷击损伤. 图2-2碳纤维在风力发电风轮翼的应用据分析,采用碳纤维叶片可减重20%~40%[16].2.4 在土建领域的应用在土建领域，使用碳纤维材料加固结构的主要目的是提高建筑工程承载能力或改善其功能。
目前，建筑工程中广泛使用的碳纤维及其复合材料产品具有多种形式，常用的碳纤维筋、碳纤维索、碳纤维型材以及衍生出的碳纤维复合材料构件和结构等（如图2-3）。
其中，碳纤维筋主要用于混凝土结构中替代钢筋，在腐蚀环境下可以减少因钢筋锈蚀所产生的结构损伤或破坏，提高结构寿命。
碳纤维索主要用于桥梁等大跨度结构建设中的拉索或吊索，也可以用于锚索，用以减轻图2-3 碳纤维筋索栅栏管制品结构自重、提高抗拉能力、改善耐久性等。
碳纤维型材以及衍生出的碳纤维复合材料构件和结构主要用于制造结构受力构件或局部结构单体，以改善构件和结构的性能，适应不同环境或工况要求，还可以利用碳纤维材料的优良性能形成多样化的新型、智能结构[17]。
2.5 在运动休闲领域的应用出于对安全、减重的需要，碳纤维复合材料用于生产自行车、钓鱼竿、冲浪板、滑雪板、高尔夫球杆、羽毛球拍和网球拍等，是我国目前消耗量最大的碳纤维应用领域。
用碳纤维复合材料制成的高尔夫球棒可减轻重量约10% -40 %。
由碳纤维复合材料制成的钓鱼竿竹竿要轻得多，使其在撒竿时消耗能量少，而且撒竿距比后者远20% 左右，且刚性大，钓鱼竿在弯曲之后能迅速复原使其传递诱饵的感觉较为灵敏[18]。
2013年碳纤维复合材料在运动休闲领域产值达14.7亿美元，其中高尔夫杆等产品产值5.6亿美元，占38%，网球和羽毛球球拍占21%，自行车占14%。
运动休闲用碳纤维消耗量最大在亚洲，特别是中国，高尔夫球杆、网球拍、钓鱼竿、自行车架、船桨、公路赛车等都用到碳纤维。
由于成本问题，制约碳纤维在该领域的快速发展，预计2015年全球运动休闲领域对碳纤维需求增长依然保持在4%左右[19]。
2.6 其他领域的应用（1）压力容器方面：压缩的液化天然气具有成本低、效益高、无污染和使用方便等特点，在生活燃料、汽车动力等领域有着广泛的应用。
碳纤维复合材料产品具有轻质高强、耐疲劳性能更好、耐破损安全性佳以及减震性能优等特点，故其推广和应用越来越受到重视。
丰田公司也将于2015年发售燃料电池车。
此外，新能源页岩气罐也用碳纤维复合材料制造。
（2）深海石油平台：深海采油，由于海上空气湿度大，海水的盐碱度高。
而传统金属石油平台质量大、耐腐蚀性和抗疲劳性能较差。
如果不能及时对金属石油平台进行维护，则可能在采油过程中发生事故。
碳纤维复合材料有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳、耐高温等优异性能,凭借此优异性能，碳纤维复合材料可以在此方面实现其应用价值。
（3）高速铁路：高速加超重不光消耗巨大的能源，更大幅度增加了轨道设施的基础建设成本。
所以，高铁的轻量化势在必行。
国际上各大高铁技术公司都在研制高铁用碳纤维复合材料，诸如转型架、车头、地板等部件的开发，国外均有碳纤维复合材料的研发。
3 碳纤维树脂基复合材料存在的问题及改善对策（1）组织技术攻关。
碳纤维复合材料生产工艺流程长、技术关键点多，是多学科、多技术的集成。
在国起步较晚，可采用消化吸收引进技术与自主创新相结合办法，尽快实现规模化工业生产。
首先必须解决原丝质量问题，同时还需要加强预氧化、碳化、石墨化设备及表面处理工程技术研究开发，并重点解决T300级等中低端碳纤维产品稳定性，加快T700系列、T800系列等中高端碳纤维产品产业化及高模量碳纤维研发。