碳纖維屬于脆性材料,拉伸強(qiáng)度受控于各類缺陷。缺陷又分為表面缺陷和內(nèi)部缺陷。就缺陷來源,又可分為先天性缺陷和后天性缺陷。前者是由原絲“遺傳”下來的,后者則是在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的。今天就給大家介紹一下碳纖維的拉伸強(qiáng)度和缺陷。

在碳纖維的各類缺陷中，表面缺陷約占90%左右 ,是影響拉伸強(qiáng)度的主要因素之一。碳纖維拉伸強(qiáng)度 不斷提高是因缺陷尺寸不斷減小的緣故。這也就是說, 20世紀(jì)80年代,缺陷尺寸較大,是微米級(jí),使纖維拉伸強(qiáng)度在4GPa以下.相當(dāng)于當(dāng)時(shí)產(chǎn)品T300和T400 ; 20世紀(jì)80年代中、后期,缺陷尺寸已控制在亞微米級(jí),碳纖維拉伸強(qiáng)度已提高到7GPa左右,出現(xiàn)了高強(qiáng)型碳纖維T700、T800和T1000。

21世紀(jì)初到目前,人們?nèi)栽诓扇「鞣N技術(shù)措施繼續(xù)減小缺陷尺寸, 有望使碳纖維的拉伸強(qiáng)度提高到1OGPa左右。目前,實(shí)驗(yàn)室已研制出拉伸強(qiáng)度為9.03GPa的PAN基碳纖維。換言之,提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的基本思路是千方百計(jì)降低各類缺陷的尺寸,這符合格拉菲斯的微裂紋理論和最弱連接理論。