碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維的特性對比分析
新型材料的發(fā)現(xiàn)具有一定的偶然性，而想要找到性能突出的新型材料并不是一件容易的事情，碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維就經(jīng)過了較長時間的研發(fā)。這3種新型材料的性能存在一些差異，因此適用的范圍也各不相同。讓我們來看看這3種材料的性能對比吧。
碳纖維、芳綸纖維及玻璃纖維的特性對比分析
1、拉伸強度：拉伸強度是材料在拉伸之前能夠承受的最大應力的一個指標。碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維質(zhì)地較脆，在應力超過極限時會發(fā)生破裂，拉伸強度就是3種材料性能對比的一個參考。拉伸強度以單位面積的力來衡量，這個力就是應力，應力引起的撓度成為應變，應力的單位通常為MPa。
2、密度和強度重量比：對比3種材料，最為直觀的就是看密度，通過測量就能得出數(shù)據(jù)。其中玻璃纖維密度為2.66g/cm3，碳纖維為1.58g/cm3，芳綸纖維為1.44g/cm3，玻璃纖維密度最大，碳纖維和芳綸纖維較輕，相差較小。
強度重量比則是用強度數(shù)值比上密度數(shù)值，是直觀對比3種材料性能的一種方式?？纯瓷戏降膱D片，其中玻璃纖維是564，碳纖維是1013，芳綸纖維是993。這意味著同樣重量的3種材料，碳纖維和芳綸纖維的強度更大，同樣如果想要3種材料達到相同的強度，玻璃纖維需要更大的體積才能實現(xiàn)。
3、楊氏模量：楊氏模量是彈性材料剛度的量度，指的是單軸應力與單軸應變的比率，楊氏模量 = 應力 / 應變，楊氏模量越高，材料本身質(zhì)地越硬。經(jīng)過測算，碳纖維的剛度為芳綸纖維的2倍，玻璃纖維的5倍。剛度越高，同時質(zhì)地也會越脆。
4、易燃性和熱降解：3種材料都可以耐一定的高溫，碳纖維和芳綸纖維且2者沒有熔點，可用于防護服和耐火的織物上，而玻璃纖維存在熔點。
5、電導率：石墨可以導電，這一點我們中學物理上就學過。碳纖維和石墨纖維都是含碳量95%以上的材料，因此導電性較好，而芳綸纖維和玻璃纖維則不具備導電性。碳纖維存在電偶腐蝕的問題，而芳綸纖維不導電，卻可以吸收水，同樣產(chǎn)生導電的效果。
6、紫外線降解：芳綸纖維在陽光下曝曬或在高紫外線下會發(fā)生降解的情況，碳纖維和玻璃纖維則不會。不同纖維通常會與樹脂基體融合使用，如環(huán)氧樹脂就在陽光下曝曬就容易發(fā)白且失去強度優(yōu)勢。
7、抗疲勞：零件或材料發(fā)福彎曲和拉直，容易發(fā)生疲勞而失效，碳纖維更容易發(fā)生疲勞而失效，芳綸纖維耐疲勞性更好，玻璃纖維處于兩者之間。
8、耐磨性：芳綸纖維的耐磨性很出色，所以經(jīng)常用于制作護具，如手套等，對比之下，碳纖維和玻璃纖維就差了很多。
9、耐化學性：碳纖維具備一定的耐化學性，不過樹脂基體就不行了。芳綸纖維對面酸堿或氧化劑，容易出現(xiàn)降解的情況。
10、基體結合性能：碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維想要發(fā)揮性能優(yōu)勢，需要與樹脂基體結合，纖維與樹脂之間的粘合能力非常重要。拿環(huán)氧樹脂來舉例，碳纖維和玻璃纖維更容易與之結合，而芳綸纖維的表現(xiàn)就比較弱。
11、顏色區(qū)別：碳纖維自身為黑色，芳綸纖維自身為淺金色，且可著色，玻璃纖維可以著色，對顏色有特殊需求的情況下，芳綸纖維和玻璃纖維的選擇性更多。不過隨著研究的深入，碳纖維也可進行著色了。
碳纖維、芳綸纖維和玻璃纖維這3種材料對于工業(yè)發(fā)展來說，都貢獻了巨大的使用價值，3種材料目前都還在使用當中。玻璃纖維發(fā)現(xiàn)較早，目前市場更為成熟，價格也更低，碳纖維和芳綸纖維性能上更強大，同時成本也更高。
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