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近日碳纤维有多硬,1厘米厚就可以防弹
作者:管理员    发布于:2021-01-05 02:20:37    文字:【】【】【

近年来,大家对碳纤维复合材料一定耳熟能详。昨天咱们分享了一位牛人用碳纤维制作扑克牌的视频,实在不要太帅啊。咱们直观学机械的读者“km2006”于是留言给小编布置了一篇碳纤维防弹衣材料的文章。

碳纤维复合材料有很强的力学性能,它的比强度、比模量,比其它与之功能类似的合金高很多倍。

也就是说,在相同的抗拉强度和拉伸模量下,当产品满足性能要求,碳纤维制品的重量要远远低于合金制品。

碳纤维 CFRP 的强度要明显高于玻璃纤维 GFRP

碳纤维通常由聚丙烯腈(PAN)纤维通过氧化和更高温度的碳化制成。碳纤维很少单独使用,一些常见的处理技术包括:长丝缠绕、编织、预浸料(预浸渍的碳纤维)和拉挤成型等。

在制造过程中产生的长丝被绞成纱线。它可用于编织碳纤维长丝布或织物。织物上的图案通常取决于纱线的密度和所选的编织方式。

150倍下的碳纤维可以看到由一根根丝编织起来的

其粗细和头发丝相比直径更小

当暴徒用枪射击你时,千钧一发之际,冷静的你看看身上的碳纤维小马甲,默默的寻思着:纤维织成的密网,类似于足球门网,无论射体触击到网的哪一个位置,它的冲力都会被整个网所吸收。正因为这样,碳纤维可用于制造防弹衣:

碳纤维防弹到底靠不靠谱,咱们实测一下看看效果:

碳纤维有多硬,一厘米厚就可以防弹

20世纪60年代,美国杜邦公司研制出一种新型芳纶纤维复合材料——芳纶1414。

杜邦将这种材料在1972年实现商品化并注册商标为Kevlar也就是卡夫拉。凯夫拉纤维主要分为两种:对位芳酰胺纤维(PPTA)和间位芳酰胺纤维(PMIA)。

凯夫拉的强度超过碳纤维,而质量比碳纤维还轻。美军率先使用Kevlar制作防弹衣,并研制了轻重两种型号。由此,美国的杜邦公司一度占据了全球防弹衣材料的过半的市场份额,上世纪80年代,美国还曾经限制杜邦把该材料出口我国,为此,我国在化纤材料的研发上早早就开始布局。

超高性能碳纤维的出现,打破了传统碳纤维因断裂伸长率小而不能用于防弹领域的概念,已开始应用于新型军用防弹装备,对提升先进武器装备具有重大意义。

2019年11月20日,中国石化股份有限公司经过鉴定,利用16年时间突破了聚合、纺丝、工程放大等关键核心技术,造出了对位芳纶纤维。

下面这个小视频就是对我国对位芳纶纤维的介绍:

当然,除了对位芳纶纤维,超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、液体防弹材料(TBS)、碳纳米管、石墨烯、压缩玻璃碳、人造蜘蛛丝等都可以用来作为防弹材料。

2017年我们看到央视财经发布的这样一组数据:全世界70%的防弹衣都是中国制造。我们前面介绍直到2019年,我们才全面掌握对位芳纶纤维的技术,为什么防弹衣的制造市场份额之前这么高?

原因就是我国的防弹衣材料主要使用的超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE),UHMWPE是一种相比芳纶防护效果更好,而且也更便宜的优质防弹材料。目前主流的防弹衣和防弹插板等防弹装备都是用的UHMWPE。

自1985年中国开始超高分子量聚乙烯纤维的研究,东华大学(原中国纺织大学)、盐城超强高分子材料工程技术研究所先后加入研发行列,并取得了一系列重大理论突破,1999年突破关键性生产技术。目前,我国的超高分子量聚乙烯纤维产量很大,产业链完整齐全,市场产业健康,很多防弹衣生产企业甚至自己都能生产超高分子量聚乙烯纤维,所以,防弹衣的成本压的比较低,在全球占据过半的份额也就不足为奇了。

除了防弹,碳纤维的用途很多,咱们以前分享过在汽车上使用:

在航空航天上也有大量使用:

在高尔夫球棒、网球拍、标枪、弓、自行车、钓鱼竿等体育用品上的应用更是不胜枚举。下面是碳纤维在头盔上的应用,价格不低:

碳纤维头盔为何卖那么贵,一个都要上千块,走进工厂看制造过程

可见,优质、新型材料的出现,带给我们的将是生活各个方面的全面提升,因此,对于新材料的研发一刻也不能停止。

脚注信息
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