无人机的研制早是由军事的需要而开始的,发展到现在,越来越多的民用领域也应用到了无人机。作为特殊的材,无人机设计不需要考虑人的生理承受能力,针对无人机的使用特点,兼顾无人机的载荷分布和受力情况,推进无人机结构外形的一体化研究。碳纤维兼具纺织纤维的柔软性,可塑性强,能够采用先进一体化成型工艺,制作出适用的气动外形,能够实现结构的轻量化。
碳纤维虽是一种纤维材料 ,但是其力学性能十分突出, 其抗拉强度能够达到3000MPal以上,比强度和比模量综合指标要优于现有结构材料,能够有效满足使用强度所需。碳纤维复合材料具有吸能抗振的特性,能够保证无人机在飞行过程中的平稳性。碳纤维具有的耐腐蚀性能,使用寿命长。
碳纤维复合材料由碳纤维和树脂基体组成,拥有可设计性强、强度高、重 星轻、热膨胀系数低等特点,可作为结构件或功能件使用,是一种新兴材料,下面就就来将碳纤维复合材料结构件与传统的金属构件性能比较一下。
1、比度比模量:碳纤维增强环氧树脂基复合材料的轻质高强性能为显著,其比强度比钢材高5倍,比铝合金高4倍,比模则是钢、铝的
4倍,这样性能优越的材料如果合理使用在结构构件中必然会有助于解决许多传统材料无法解决的难题。
2、耐疲劳性:通常金属材料疲劳强度极限是其拉伸强度的30% ~50% ,而碳纤维复合材料的疲劳强度极限为其拉伸强度的70%~ 80% ,说明在长期交变载荷条件下工作时,其构件的寿命高于传统材料构件。
3、阻尼减震性:受力结构的自振频率除了与形状有关外,还同结构材料的比模量平方根成正比,根据对比模的分析可知。碳纤维复合材料比金属有更高的自振频率,且其界面有较大的吸收振动的能力,因而材料的阻尼较高,这些特性都有利于提高复合材料结构的抗震性能。
4、破损安全性:研究表明,碳纤维复合材料的破坏需经历基体损伤、开裂、界面脱粘、纤维断裂等-系列过程， 当少数增强纤维发生断裂时载荷又会通过基体的传递分散到其它完好的纤维上去,这些过程都能降低灾难性破坏突然发生的机率。而金属产生裂纹后损伤不断加重,外力并不能均匀分散。
碳纤维从发明到现在时间并不长,但却有了很多的应用，包括汽车制造、 航天航空、体育器材、、军事在内的多个领域都有使用到碳纤维,它的性能很优越，有重量亲、强度大、耐腐蚀、耐高温、、弹性模量大等优点，可以媲美金属材料,那么碳纤维是否能代替金属使用呢,看完下文你就知道了。
制造碳纤维,使用的是沥青纤维、粘胶纤维或酚醛纤维,将它们在高温中预氧化去除杂质,然后在更高的温度中进一步去除杂质。 终的到的碳纤维含碳量在95%左右。它继承了碳如金刚石般坚硬的的属性,又有着纤维柔软的特性,亦揉亦刚,不管加工成什么产品来使用,都有着其它材料难以匹敌的优势。
至于碳纤维是否能代替金属使用,是肯定的。以汽车为例来说一下吧,汽车刚生产出来的时候多是用金属,强度虽然够了,但重量太重，耗油大。塑料的生产技术成熟以后,人们用它代替一部分金属 使用在汽车上减重。这下重量是减轻了,但强度肯定有所下降。碳纤维的重量是钢材的四倍之多,量却只有它的四分之一, 不管是用在身、内饰、尾翼还是制动盘都可以,大大提高了汽车的性能。
碳纤维不是金属,但比起金属来-点也不差,仔细看看四周,说不定就能发现它的影子。碳纤维发明初期,价格非常贵，普通人难以消费的
起,随着经济的进步和的科技水平的提高,它的价格已经有所下降,说不定不久以后能大范围普及开来。
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