1. 머리말

탄소섬유란 탄소 함량이 90% 이상인 고강도, 고탄성 섬유를 말합니다. 내열성은 화학섬유 중 최초입니다. 아크릴과 비스코스 섬유를 원료로 하여 고온에 의해 산화, 탄화됩니다.

재료 특성: 탄소 섬유는 주로 탄소 원소로 구성되어 있으며 내열성, 내마모성, 전기 전도성, 열 전도성 및 내식성 등을 갖추고 있습니다. 모양이 섬유질이고 부드러우며 다양한 직물로 가공할 수 있습니다. 장점 배향이 있는 섬유 축을 따라 흑연 미세결정 구조로 인해 섬유 축을 따라 높은 강도와 ​​모듈러스를 갖습니다. 탄소 섬유의 밀도가 낮기 때문에 비강도와 모듈러스가 높습니다. 탄소섬유의 주요 용도는 수지, 금속, 세라믹, 탄소 등을 혼합하여 첨단 복합재료를 만드는 보강재로 사용됩니다.

탄소섬유 강화 에폭시 수지 복합재는 기존 엔지니어링 소재 중 비강도와 모듈러스가 가장 높습니다.


2. 성능

(1) 기계적 성질

탄소섬유 복합재료는 높은 인장강도, 고탄성률, 저밀도, 고비강도, 고비탄성률을 갖는다. 전통적인 금속 재료와 비교하여 탄소 섬유 복합 재료는 질량이 가볍고 강도가 높으며 인성이 높으며 분명한 장점이 있습니다. 신소재이기도 한 실리카 기반 섬유 복합재와 비교하면 탄소 기반 섬유의 인장강도는 약 3~7배 더 높다. 탄소 매트릭스 섬유의 탄성 계수는 ​​실리콘 매트릭스 섬유의 탄성 계수보다 높으므로 탄소 섬유 복합재의 변형은 동일한 외부 하중 하에서 더 작고 부품의 강성은 실리콘 매트릭스 섬유 복합재 부품의 강성보다 높습니다. 고탄성 탄소섬유의 파단신율은 약 0.5%, 고강도 탄소섬유의 약 1%, 실리카계 섬유의 약 2.6%, 에폭시 수지의 약 1.7%로 강도가 약하다. 탄소섬유복합체의 섬유질을 충분히 발휘할 수 있다.

탄소 섬유의 취성과 열악한 충격 성능으로 인해 탄소 섬유 복합재의 인장 손상 모드는 취성 손상에 속합니다. 즉, 벗겨지기 전에 뚜렷한 소성 변형이 없으며 응력-변형률 곡선이 직선입니다. 단, 모듈러스가 유리 섬유보다 높고 파단 신장률이 낮다는 점만 제외됩니다. 탄소 섬유 복합재는 고온 및 저온에 대한 저항성이 우수합니다. 공기 격리(불활성 가스 보호)에서는 2000°C에서도 여전히 강도가 유지되며 액체 질소는 부서지기 쉽지 않습니다.

(2) 내식성

탄소섬유복합체는 농질산, 차아염소산, 중크롬산염 등의 강한 산화제에 의해 산화될 수 있으나, 일반 산, 염기의 영향이 매우 작아 실리콘계 섬유복합체에 비해 내식성이 우수합니다. 탄소섬유 복합재는 실리콘 기반 섬유복합재와 같이 습한 공기 중에서 가수분해되지 않으며, 내수성, 습기 및 열노화에 대한 저항성이 우수합니다. 또한 내유성, 내방사성, 단어 이동 감속 특성도 가지고 있습니다.


3. 탄소섬유복합체의 응용

탄소섬유 복합재료는 우수한 성능으로 항공우주, 자동차, 구조보강공학, 신에너지 개발, 레저용품 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다.

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