国产高性能聚丙烯腈基碳纤维技术特点及发展趋势

 聚丙烯腈基碳纤维兼具高性能和低比重，是轻质高强、轻质高模等高端装备轻量化的首选材料，是高性能纤维的典型代表，受到世界各国政府、国防与工业领域、科技与产业界的高度关注。从聚丙烯腈碳纤维材料的结构性能特征出发，介绍了聚丙烯腈基碳纤维制备的工艺流程、结构与性能的相关性；从高强碳纤维被发明、高强中模碳纤维因需求牵引而研发成功、更高性能碳纤维的不断创新发明，直至进入新世纪后对高性能低成本化的重视，阐述了国际聚丙烯腈基碳纤维技术发展的4个关键阶段；分析了国产碳纤维通过自主创新，建立以二甲基亚砜为主、包含其他工艺技术的发展历程。从高强和高强中模碳纤维、高模和高模高强碳纤维、低成本大丝束碳纤维的国产化有序发展，展示了碳纤维国产化技术水平不断提高、碳纤维制备与应用不断融合的现状。最后结合国际技术发展动态和中国碳纤维技术积累基础，提出了开展颠覆性技术研究的建议，认为新型聚丙烯腈成纤技术、原材料创新和碳纤维制备过程新型热源技术等值得高度关注。     

碳纤维增强复合材料在国家重大基础设施建设领域的应用与发展

 在建筑和土木工程领域，高性能碳纤维增强复合材料较传统建筑材料（钢材、混凝土等）具有更高效的性能。随着该类材料及产品在材料技术与应用技术方面的日益进步与成熟，必将引领土木工程尤其是在重大基础设施和国防建设领域的跨越式快速发展。围绕土木工程用碳纤维增强复合材料及其产品在材料设计与制备、工程应用设计与施工、检测评价、标准体系建设等重点方面的研究现状及应用发展等进行概要分析，以促进碳纤维全产业链上下游综合全面了解，期待未来中国碳纤维在该领域研究和应用的快速深入发展，以及由此带来建筑结构水平的飞跃变革。     

江苏碳纤维产业发展之路探讨

江苏是我国碳纤维及其复合材料发展的重要基地,在过去的十余年取得了显著进展,已到了产业变革的节点。分析了碳纤维产业发展的国内外形势和江苏碳纤维产业现状和存在问题,解读了国家新材料发展战略"需求牵引、战略导向""创新驱动、重点突破""产用结合、军民融合""市场主导、政府推动"对江苏碳纤维发展之路的指导意义。     

碳纤维及其复合材料的发展及应用

叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势。     

桥梁加固中碳纤维复合材料应用的研究

本文通过对碳纤维复合材料粘贴法在材料性能、施工工艺、加固设计、性能价格比等方面研究,展现碳纤维复合材料的优点,同时也探讨碳纤维复合材料粘贴法存在的一些问题。     

政策集锦

国家发展改革委办公厅关于申请组织申报高性能纤维复合材料高技术产业化专项的通知 根据我国新材料产业的现状及发展目标,按照"加速发展新材料产业,满足国家重大需求"的原则,专项重点支持碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范.     

遗传算法在碳纤维复合材料高速转子优化设计中的应用

对多层结构碳纤维复合材料转子进行了高转速下的静力学分析，建立了多层嵌套结构碳纤维复合材料转子的强度与转子的材料密度、转速、纤维铺设角、各层径向壁厚以及各层间过盈配合量间的数学关系式。应用遗传算法进行了转子结构的优化设计，解决了多层结构碳纤维复合材料高速转子设计中如何寻求转子最优外形和工艺参数的难题。通过对转子各层的纤维铺设角、各层径向壁厚以及各层间过盈配合量进行优化，获得了转子的最佳几何外形和工艺参数，使转子的储能密度较优化设计前提高了136％，最大限度地提高了转子的储能能力。此优化设计方法为多层嵌套结构碳纤维复合材料转子的储能密度优化设计提供了有效手段。     

浅谈碳纤维复合材料成型工艺技术

随着科学技术的发展人类对物品的材料性能要求越来越高，复合型材料打破传统材料定义为人们提供了更轻、更坚硬、韧性更好的材料。使人们的生活因为复合材料的应用得到广泛提高，通过对碳纤维复合材料施工工艺的介绍是大家对碳纤维复合材料有广泛的认识。     

短切碳纤维-铁氧体填充的复合材料吸波性能

使用溶胶凝胶法制备了一种M型掺杂六角铁氧体，研究了该铁氧体、短切碳纤维以及玻璃纤维制成的单层和双层复合材料的微波吸收性能．结果表明：铁氧体和短切碳纤维混合填充的复合材料反射率在-10．0dB以下的有效带宽为3．5GHz；而以玻璃纤维复合材料作为面层的双层结构吸波材料在9．8～18．0GHz范围，有效带宽达到8．2GHz．     

碳纤维复合材料在某建筑柱子结构加固中的应用

粘贴碳纤维技术在受压构件的结构加固中已得到广泛应用，本文根据粘贴碳纤维复合材料在受压构件中的作用原理，结合工程实际，阐述了该技术在设计中的具体应用，以及设计与施工的注意事项。     

混凝土受弯构件加固中碳纤维的设计和应用

聚丙烯腈基碳纤维是一种用于混凝土构件加固的新型建材,它的密度只有钢筋的1/4,抗拉强度却是钢筋的10倍左右,而且耐腐蚀性、耐久性很好,应用价值受到业内人士的认可.对聚丙烯腈基碳纤维片材加固混凝土受弯、受剪、混凝土柱抗震加固的设计及施工应用进行了详细介绍和研究,为更好地在混凝土加固工程中应用提供了参考.     

基于拓扑优化的复合材料汽车座椅骨架设计

为满足汽车座椅轻量化和安全性的需求,综合采用轻量化材料和结构拓扑优化设计技术,提出了一种碳纤维复合材料乘用车座椅设计方法.新型座椅骨架由碳纤维层合板外壳和短切碳纤维加强筋两部分组成.首先,为提高座椅结构刚度和稳定性,利用结构拓扑优化技术在碳纤维层合板外壳区域内布置合理的加强筋,然后,通过优化碳纤维层合板外壳,提高结构整体刚度,降低骨架质量.结果表明,与参考钢制骨架相比,新型座椅骨架不仅整体刚度得到大幅提升,而且质量减少了30.72%,有显著的轻量化效果.     

碳纤维复合材料的应变测量试验方法研究

碳纤维复合材料目前被广泛用于制造航空航天设备以及轻量化武器装备的承力结构件,它的力学性能测量试验研究具有重要的意义。本文利用万能材料试验机对碳纤维复合材料进行拉伸试验,通过在材料的同一位置粘贴电阻应变片,结合光纤光栅传感器和喷涂散斑高速摄像的方法对其进行了应变测量可行性验证。常温下,万能材料试验机以一定的加载速度加载,在不同拉力处获得了应变试验数据。结果表明材料在拉伸和卸载过程应变分别呈现线性上升和线性下降趋势,三种试验方法获得的实验结果具有较好的一致性,利用该方法,尝试了碳纤维复合材料的受热应变测试。     

美、日、英高性能碳纤维技术与产业发展比较

 20世纪50年代末至70年代末是世界高性能碳纤维技术的快速发展期。本文梳理了这一时期高性能碳纤维技术的发展史;综述了美、日、英3国的3个企业、2个研究机构与5位科学家的关键技术贡献;运用态势分析方法,从科学研究、工业基础和发展环境3个方面,分析了美、日、英3国发展高性能碳纤维产业的关键成功因素,阐述了其产业结局不同的成因。     

低碳减排的绿色钢铁冶金技术

 低碳减排是钢铁行业面临的最紧迫问题。回顾了国际钢铁工业环境治理、低碳减排技术研发现状,分析了低碳减排的重要发展趋势。高炉-转炉流程应重点发展以氢代焦为代表的低碳高炉炼铁技术,而特钢系统则应以发展富氢气基竖炉直接还原技术为主。特别指出,基于碳捕集和利用（CCU）思想,利用冶金废气制造化工产品是高炉-转炉流程最彻底、最合理、最可持续的减排方式,应当汇聚冶金、化工、能源、信息等行业的技术力量,实施碳排放趋零的钢铁-化工-能源一体化网络集成项目,即神威CCU项目（SCENWI CCU）,加紧冶金废气的捕集、输送、处理和化工工艺与产品开发。同时,发挥中国优势,基于工业互联网平台,建设冶金-化工-能源三大系统密切结合、协同管控、稳定运行的智能制造网络系统,解决系统的复杂性、动态性、波动性等关键瓶颈问题,支持钢铁行业碳排放问题的彻底解决,促进钢铁行业可持续、高质量发展。     

遗传算法在碳纤维复合材料高速转子优化设计中的应用

对多层结构碳纤维复合材料转子进行了高转速下的静力学分析 ,建立了多层嵌套结构碳纤维复合材料转子的强度与转子的材料密度、转速、纤维铺设角、各层径向壁厚以及各层间过盈配合量间的数学关系式。应用遗传算法进行了转子结构的优化设计 ,解决了多层结构碳纤维复合材料高速转子设计中如何寻求转子最优外形和工艺参数的难题。通过对转子各层的纤维铺设角、各层径向壁厚以及各层间过盈配合量进行优化 ,获得了转子的最佳几何外形和工艺参数 ,使转子的储能密度较优化设计前提高了 1 36 % ,最大限度地提高了转子的储能能力。此优化设计方法为多层嵌套结构碳纤维复合材料转子的储能密度优化设计提供了有效手段     

预应力碳纤维修复含裂纹钢板的应力强度因子分析

海洋平台作为海上油气勘探开发生产的重要装备,随其服役期临近设计使用寿命,平台在多种载荷的作用下已存在多种形式的裂纹缺陷,对其开展修复加固研究以延长服役期是降本增效提质的有效措施。碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer, CFRP)凭借其优异的力学性能,可应用于海洋平台的修复加固技术,从而达到延长服役期的目的。建立了CFRP修复含裂纹钢板有限元模型,结合线弹性断裂力学,验证了模型的可靠性,考虑了预应力对修复效果的影响,进行了以裂纹尖端应力和应力强度因子为评价指标的仿真分析研究,并拟合了CFRP上预应力与应力强度因子之间的变化关系。研究表明：CFRP可以减小裂纹尖端的应力和应力强度因子,CFRP对含裂纹钢板有良好的修复效果;并且裂纹尖端的应力强度因子随着CFRP上预应力的增大而减小,预应力的施加可以增强CFRP对含裂纹钢板的修复效果;此外,CFRP上预应力与应力强度因子之间存在线性关系。