CF/PEEK復(fù)合材料全性能解析
熱塑性碳纖維可能是未來30年材料行業(yè)發(fā)展的核心之一,它的機(jī)械性能得益更好的保留,同時又具備了熱塑性樹脂的熱重塑特性,可能從根本上改變目前碳纖維制品的加工方式。碳纖維聚醚醚酮(CF/PEEK)復(fù)合材料是目前重點的研究對象,如果該型復(fù)合材料的技術(shù)突破,有望在尖端醫(yī)療領(lǐng)域發(fā)揮極大的作用,尤其是骨科植入方面帶來新的希望。

CF/PEEK復(fù)合材料全性能解析
CF/PEEK復(fù)合材料,是由碳纖維與聚醚醚酮融合而成的復(fù)合材料,其中以連續(xù)碳纖維增強的品類更為出色。不過連續(xù)碳纖維想要被聚醚醚酮樹脂充分浸潤,形成穩(wěn)定的物理結(jié)構(gòu),難度很高。目前市場中多以短切碳纖維增強聚醚醚酮復(fù)合材料居多,但即便是這樣,該型復(fù)合材料的性能已經(jīng)非常出色,下面我們來對該型復(fù)材的性能做一個較為全面的總結(jié)。
1、抗拉強度:CF/PEEK復(fù)合材料的拉伸強度范圍為400MPa至1200MPa,具體拉伸強度可能受到其他因素的影響,例如缺陷的存在、纖維/基體粘合力以及環(huán)境條件等。
2、彈性模量:碳纖維的彈性模量通常為200GPa至700GPa,而PEEK樹脂基體的彈性模量約為3.5GPa至4.5GPa,CF/PEEK復(fù)合材料的彈性模量范圍為60GPa至150GPa。
3、密度和重量:CF/PEEK復(fù)合材料的密度通常在1.45g/cm3至1.6g/cm3,與鋼或鋁等金屬相比,該型復(fù)合材料的輕量化優(yōu)勢很明顯,對比熱固性碳纖維也略輕一些。
4、耐溫性:CF/PEEK復(fù)合材料可以承受高溫和低溫,而不會顯著降低其機(jī)械性能,通??梢栽?70°C至250°C的溫度范圍內(nèi)運行,并且性能損失較小。
5、耐化學(xué)性:CF/PEEK復(fù)合材料中的PEEK基體對多種化學(xué)品具有出色的耐化學(xué)性,包括酸、堿、溶劑和燃料。這一特性使得CF/PEEK復(fù)合材料適用于需要接觸刺激性化學(xué)品的應(yīng)用,例如化學(xué)加工或石油和天然氣行業(yè)。

6、抗疲勞性:CF/PEEK復(fù)合材料具有良好的抗疲勞性,使其能夠承受循環(huán)載荷和重復(fù)應(yīng)力,而不會顯著降低性能。這一特性使它們適用于耐用性和抗循環(huán)載荷至關(guān)重要的應(yīng)用,例如航空航天或汽車部件。
7、導(dǎo)電性:由于碳纖維的導(dǎo)電性質(zhì),CF/PEEK復(fù)合材料具有一定程度的導(dǎo)電性。不過PEEK樹脂基體本身是絕緣體,這限制了復(fù)合材料的整體電導(dǎo)率。CF/PEEK復(fù)合材料的電導(dǎo)率通常是各向異性的,這意味著它會根據(jù)電流相對于纖維排列的方向而變化。
8、導(dǎo)熱性:與金屬和一些其他材料相比,CF/PEEK復(fù)合材料通常具有相對較低的導(dǎo)熱率,它的導(dǎo)熱率通常在0.5W/m·K至5W/m·K之間。
9、生物相容性:CF/PEEK復(fù)合材料的生物相容性已被廣泛研究,并在各種生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中顯示出前景。CF/PEEK復(fù)合材料的生物相容性是指它們與生物系統(tǒng)相互作用而不引起有害影響或不良反應(yīng)的能力,具體體現(xiàn)在惰性、組織相容性、耐腐蝕性、生物活性等方面。
CF/PEEK復(fù)合材料的性能多樣性,決定了它可以在多個不同的行業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮作用,但這一切的前提是復(fù)合材料本身的物理結(jié)構(gòu)要足夠穩(wěn)定。目前全球多個國家和企業(yè),致力于研究出更便捷、可批量化的制備技術(shù),一旦突破技術(shù)瓶頸,CF/PEEK復(fù)合材料的潛在市場將會遍及到各行各業(yè)。
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