13 CFRP作為公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用的關(guān)鍵材料

橋梁是重要的交通基礎(chǔ)設(shè)施。在建設(shè)跨江河、跨海峽的大型交通通道中，需修建很多大跨度的橋梁。懸索橋是超大跨度橋梁的最終解決方案。

但跨徑增大會使得懸索橋鋼質(zhì)主纜的強度利用率、經(jīng)濟性和抗風穩(wěn)定性急劇降低。目前，在大跨度懸索橋中，高強鋼絲主纜自身質(zhì)量占上部結(jié)構(gòu)恒載的比例已達30%以上，主纜應力中活載所占比例減小。如，跨度1991 m的日本明石海峽大橋，鋼質(zhì)主纜應力中活載所占比例僅約為8%。

此外，跨徑增大還會降低橋梁的氣動穩(wěn)定性。有研究表明，從氣動穩(wěn)定性角度考慮，2000m的跨徑是加勁梁斷面和纜索系統(tǒng)懸索橋的跨徑極限。而改善結(jié)構(gòu)抗風性能需解決好提高結(jié)構(gòu)整體剛度、控制結(jié)構(gòu)振動特性和改善斷面氣動特性等3個問題。大跨度懸索橋的結(jié)構(gòu)剛度取決于主纜的力學性能。CFRP的力學特性使得其成為了大跨度懸索橋主纜的優(yōu)選材料。利用懸索橋非線性有限元專用軟件BNLAS，研究主跨3500m的CFRP主纜懸索橋模型的靜力學和動力學性能好的結(jié)構(gòu)體系，得出：CFRP主纜自身質(zhì)量應力百分比大幅降低，活載應力百分比提高到13%（鋼主纜為7%），結(jié)構(gòu)的豎彎、橫彎及扭轉(zhuǎn)基頻大幅提高；CFRP主纜安全系數(shù)的增加將提高結(jié)構(gòu)的豎向和扭轉(zhuǎn)剛度；增大CFRP主纜的彈性模量可大幅減小活載豎向撓度，提高豎彎和扭轉(zhuǎn)基頻。

總之，CFRP主纜可明顯提升大跨徑懸索橋的整體性能。

此外，建筑與民用工程領(lǐng)域是最早將碳纖維用于結(jié)構(gòu)增強的。通過在橋梁等建筑物上鋪覆碳纖維織物，可提高水泥結(jié)構(gòu)體的耐用性，以及水泥結(jié)構(gòu)建筑物的抗震性能。

未來，CFRP很可能成為名副其實的建筑材料。世界各國都在加快技術(shù)開發(fā)，使CFRP能直接用作建筑結(jié)構(gòu)材料。如，利用CFRP的導電性制作建筑用電磁防護材料；在CFRP中嵌入傳感器制作智能建筑材料，利用傳感器傳送的數(shù)據(jù)實時掌握建筑物結(jié)構(gòu)可能受到的損害。

14 CFRP在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域的應用

利用其X射線全透射性，其被用于制造X光檢查儀用移動平臺；利用CFRP優(yōu)異的機械性能，其被用于制造假肢、矯形器等康復產(chǎn)品。

由短切碳纖維與質(zhì)量分數(shù)占10%~60%的尼龍或聚碳酸酯模塑成型的CFRP部件，質(zhì)量輕、厚度薄、抗靜電、抗電磁，在電子信息產(chǎn)品如筆記本電腦、液晶投影儀、照相機、光學鏡頭和大型液晶顯示板等中應用廣泛。加之CFRP具有優(yōu)異的抗撕裂性能，還可用于制造軸承、輥軸、管材等產(chǎn)品，其強度與鋼質(zhì)產(chǎn)品相同，但質(zhì)量可大幅降低。

15 CFRP在體育休閑用品領(lǐng)域的應用

體育休閑用品是CFRP最早進入市場化的應用領(lǐng)域。隨著性價比的提高，這一領(lǐng)域已形成了對CFRP的穩(wěn)定需求。滑雪板、滑雪手杖、冰球桿、網(wǎng)球拍和自行車等，是CFRP在體育休閑用品中的典型應用。

16 碳纖維作為時尚元素材料

碳纖維本身具有的黑亮色澤，以及其機織物和纏繞物構(gòu)成的紋理、走向和質(zhì)感，為時尚設(shè)計師們提供了豐富的想象空間和造型元素。目前，使用碳纖維制成的服裝飾品有鞋、帽、腰帶、首飾、錢包（夾）、眼鏡架等，旅行用品有行李箱等，居家用具有桌、椅、浴缸等。所有這些制品都展示出了碳纖維高冷、堅韌、驕傲和優(yōu)雅的時尚特質(zhì)。它們既是日用品，又是藝術(shù)品，給人們的生活增添了超奢華的技術(shù)和藝術(shù)享受。

17 結(jié)語

綜上可見，碳纖維在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應用。應用市場的不斷細分還將推動碳纖維技術(shù)的差別化發(fā)展，將有更多、更好的碳纖維制品被制造出，以促進社會綠色發(fā)展、滿足人們多樣化的生活需求。

江蘇優(yōu)培德復合材料有限公司致力于碳纖維等復合材料汽車及工業(yè)領(lǐng)域的高性能零件開發(fā)、試制、及生產(chǎn)，配備有復合材料不同生產(chǎn)工藝如模壓、RTM、真空導入、纏繞等，根據(jù)不同的產(chǎn)品需求及量綱要求提供整體解決方案。

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