碳纖維和玻璃纖維是目前工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的兩種增強(qiáng)纖維。兩者用途多種多樣,而且用途極其廣泛。
單從纖維角度進(jìn)行對比如下:
碳纖維:由92%以上碳元素構(gòu)成的無機(jī)纖維,碳纖維比鋼的強(qiáng)度大、比鋁的密度小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、能像銅那樣導(dǎo)電,是一種兼具優(yōu)異電學(xué)、熱學(xué)和力學(xué)性能的新型材料。
玻璃纖維:是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料,其優(yōu)點(diǎn)在于絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性、機(jī)械強(qiáng)度高,但也具有明顯缺點(diǎn)比如脆性大、耐磨性較差。
兩種纖維的詳細(xì)特性對比如下所示:
在碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維復(fù)合材料兩者中進(jìn)行選擇時(shí),取決于多種因素,下面針對兩者性能差異進(jìn)行簡要描述:
1、碳纖維復(fù)合材料
1.1 重量輕
比金屬鋼輕70%,比鋁輕40%。
1.2 高剛度重量比
又稱為高比剛度,該比率允許在重量仍然重要影響因素的條件下,對不同質(zhì)量材料在剛度敏感的應(yīng)用中進(jìn)行快速比較。在給定的重量下,碳纖維的硬度是鋼和鋁的3倍。
1.3 低熱膨脹
與大多數(shù)材料有所不同,碳纖維具有負(fù)的熱膨脹系數(shù),這就意味著當(dāng)溫度升高時(shí),它反而會(huì)發(fā)生收縮。在碳纖維復(fù)合材料中,基體的膨脹可以通過碳纖維的負(fù)膨脹抵消,因此可以保證高溫穩(wěn)定性。因此,對于必須在廣泛溫度范圍內(nèi)工作的應(yīng)用來說,碳纖維復(fù)合材料是一種理想的選擇。
1.4 耐疲勞
碳纖維復(fù)合材料在動(dòng)態(tài)載荷下可以長期保持其優(yōu)異的機(jī)械性能,而不是隨時(shí)間的推移而緩慢老化。
1.5 耐腐蝕
碳纖維復(fù)合材料在酸性或其他具有化學(xué)環(huán)境中均可以保持優(yōu)異的力學(xué)性能,而通過樹脂基體中添加劑的調(diào)控可以進(jìn)一步增強(qiáng)這種性能。
1.6 主要應(yīng)用領(lǐng)域
棒球棒、高爾夫球桿、飛機(jī)機(jī)身面板、混凝土結(jié)構(gòu)、汽車面板等任何金屬的材質(zhì)的材料都可以使用碳纖維復(fù)合材料代替。
2、玻璃纖維復(fù)合材料
2.1 高剛度重量比
與碳纖維復(fù)合材料相比,由于玻璃纖維復(fù)合材料更靈活,這意味著玻璃纖維制品通常比形狀相似的碳纖維產(chǎn)品具有更高的極限斷裂點(diǎn)。
2.2 成本效益
在大多數(shù)情況下,玻璃纖維復(fù)合材料的價(jià)格要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳纖維復(fù)合材料,得益于低成本使其在多領(lǐng)域成為復(fù)合材料的首選。
2.3 絕緣
由于玻璃纖維復(fù)合材料是絕緣體,這意味著它們不會(huì)對電場產(chǎn)生反應(yīng),也不會(huì)阻礙電荷的流動(dòng)。
2.4 耐腐蝕
和碳纖維復(fù)合材料一樣,可在酸性或其他具有化學(xué)環(huán)境中均可以保持優(yōu)異的力學(xué)性能。
2.5 無無線電信號干擾
玻璃纖維復(fù)合材料具有很高的射線可透性,這意味著它們可以讓輻射自由通過,這使得玻璃纖維復(fù)合材料非常適合用于天線。
2.6 主要應(yīng)用領(lǐng)域
玻璃纖維復(fù)合材料可用于汽車面板、飛機(jī)機(jī)身面板、船只、管道、儲罐、住房建筑、頭盔、絕緣材料等。