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你碳纤维的碳字写成炭，差距很大的哦
从力学性能讲环氧的最好，而且日本的碳纤维上江剂也是基本满足环氧类的，但是在中国国内，上将剂的水平还是相对比较低的，一来国内碳纤维行业是个技术密集型产业，而且国产碳纤维也没有产业化，二来科研力度和资金的相对薄弱。说实话，乙烯基绝不是最佳的选择，界面的性能没有环氧的好，但是鉴于国内碳纤维的民用化以及低端化，对力学性能等不适要求很高，同时考虑到成型工艺常用手糊和导入，而很少用成本高的预浸料模压或者热压罐成型，比如汽车的引擎盖，尾翼之类，所以才使用乙烯基的树脂。 你需要进行浇注体，碳纤维复合材料力学性能测试，以及SEM电子显微镜查看界面。
摘要：本文对碳纤维管材的性能、加工方法和应用进行了全面的介绍，说明碳纤维管材在民用和军用领域的重要意义，有助于相关行业对本类产品做进一步的了解，推进碳纤维管材在更大范围内得到应用。关键词：碳纤维管材 制作方法 应用1.概述碳纤维管又称碳素纤维管，也称碳管、碳纤管，这种材料是用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤缠绕做成的，碳纤维具有高强度、低密度、寿命长等特性，简单的说，比铝轻，比钢硬，是良好的民用、军用材料。近年来，我国在碳纤维方面的研究和利用也在突飞猛进地发展，碳纤维管作为应用最早、最广泛的碳纤维制品已被许多行业所接受，这些行业在积极主动使用碳纤维管作为原有金属制品的替代品，以期获得产品质量的提升。本文就针对碳纤维管的优势、加工方法及应用做一个综合性的论述。2.碳纤维管材的优点重量轻、强度高。碳纤维管材密度小、重量轻，其比重仅是钢材的四分之一，但是其抗拉强度很高，可达到3000MPa以上，是钢材的6-12倍，是塑料制品的几十倍。碳纤维管材轻质高强的特性，使其在运输和施工安装都具有显著的优势。耐腐蚀、抗老化，使用寿命长。碳纤维材料能耐酸、碱、盐、部分有机溶剂及其它腐蚀性侵蚀，在防腐蚀领域有其它金属无法比拟的优越性，除此之外，其还有较好的耐水性和抗老化性，因此无论在腐蚀性的环境、恶劣的气候还是潮湿的环境中，碳纤维管材的使用寿命都可达到25年以上。表面光滑美观，可设计性强。碳纤维管材是采用碳纤维复合材料预浸入苯乙稀基聚脂树脂经加热固化拉挤（缠挠）而成。在制作过程中，可以通过不同的模具生产出各种型材，如：不同规格的碳纤维圆管，不同规格的方管，不同规格的片材，以及其它不规则异型材，具有一定的设计性。经过打磨喷漆，其表面显得光滑美观，在制作过程中也可以包3K进行表面包装美化。3.碳纤维管材的规格碳纤维管材的型号规格多样，按成型工艺不同可以分为拉挤管和缠绕管；按纹路不同可以分为平纹、斜纹和纯黑；按表面处理不同可分为亮光、哑光；按形状不同可以分方管、圆管和异形管，其中异型管包括椭圆管、工字管、半圆型管等。一般的碳纤维管材的直径有10mm-800mm，长度最长可达10m。拉挤空心管1-25mm，壁厚，拉挤实心管（棒）直径，编制空心管直径，壁厚。4.碳纤维管材的制作方法内芯模具的制作。内芯模具要根据客户对管材规格的要求进行制作，因为纤维缠绕时受到压紧力，要求其集合形状基本保持不变，因而在芯模原材料的选择上，最好选择具有良好刚性的金属材料，如钢和硬铝，钢的密度比硬铝大，其硬度也比硬铝大，但钢的热膨胀系数不及硬铝。而高性能碳管制品是在高温下进行固化的，如果采用硬铝芯模，可通过硬铝热膨胀产生的固化内压，提高碳管的密度和力学性能。所以在高性能碳管的缠绕工艺中，芯模宜选用金属材料，而硬铝则是首选材料。芯模的封头设计尽量使用扁椭球式，这种形状可以保持筒身部分缠绕均匀，无堆积现象，防止出现“滑移“和“架空“现象。芯模的筒身部分可以制成等直径，但是如果制品长度很长，同时考虑到机床的加工精度以及脱模等条件的限制，等直径的筒身部分在应用中也许会存在困难，但是如果采取带锥度的芯模就可以解决这个问题，实验证明，1:1500-3500的锥度加工芯模筒身比较适宜。对较长的制品，制作芯模时可考虑分段对接芯模，以确保制品尺寸稳定。通常在缠绕之前要在芯膜表面涂刷脱模剂，以便于之后的脱模，但是对于高性能碳管，有机类脱模剂在固化过程中易渗入树脂中，造成制品缺陷，影响制品性能。如果在芯模表面涂覆一层含氟的脱模剂，就可以消除这种缺陷。根据规格要求，设计纤维层叠方式。首先确定要做的板材厚度，按照厚度算出需要的层数，然后按照0°、45°、90°、-45°的顺序叠层，然后模压成型。将纤维层卷到内芯模具， opp卷制包裹。碳纤维管的加工成型方法主要涉及以下三种：缠绕成型法，将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆柱体和空心器皿；挤拉成型法，先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型，这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件等；真空袋热压法，在模具上叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋向叠层施加压力，并在热压罐中固化。在碳纤维管的实际加工过程中，最基本的加工成型方法是缠绕法，这种方法易于实现机械化、自动化，比起其他方法，具有劳动条件好、劳动强度低、产品质量稳定、生产成本低等特点，所以应用十分广泛。具体方式又称为湿法缠绕，即将浸胶后的碳纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯膜上的工艺方法。其原理是采用卷管机上的热辊使预浸料软化，熔化预浸料上面的树脂胶粘剂。在一定张力下，在辊的旋转操作过程中，利用辊和心轴之间的摩擦，将预浸料连续卷到管芯上，直至所要求的厚度，然后通过冷辊冷却定型。根据成型工艺中预浸料的上料方法，可分为手动上料法和连续机械方法。缠绕线型的方法是保证碳纤维缠绕产品质量的重要前提，管道的使用情况不同，缠绕线型也不同，具体线型有环向缠绕、纵向平面缠绕和螺旋缠绕三种。缠绕成型法的基本操作过程是：首先，清理辊筒，然后热辊加热到设定温度，调整预浸料张力。在辊筒上不施加压力，将引布先在涂有脱模剂的管芯上包绕一圈，然后放下压辊，将引头布在热辊，同时将预浸料拉出来，贴在加热部分头布，与引头布相搭接。引头布的长度约为800-1200mm，视管径而定，引头布与胶布的搭接长度，一般为150-250mm。在卷制厚壁管时，在正常运行时，将芯模的旋转速度适当加快，靠近壁厚度设计放慢速度，以达到设计厚度，切断胶布。然后在保持压辊压力的情况下，继续使芯模旋转1-2圈。最后提升压辊，测量管坯外径，合格后，从卷管机上取出，送入固化炉中固化成型。烘烤硬化，去OPP，脱芯。将定型好的卷料从卷绕机取出，在固化炉中固化。管材固化后，去除芯模型，即可以得到复合材料缠绕管材，这个过程也叫固化脱模。在脱模过程中，车加工或钳工去除封头，再脱下制品，这有可能损及芯模表面，影响芯模的反复使用，可以利用耐高温胶粘剂补平或者焊接再磨削到位。 两端切去不光滑平整的部分，经过多道工序进行打磨、抛光。初步完成的碳纤维管还需要进一步加工，首先根据成品的规格，将半成品的两端多余部分去除，形成统一整齐的切面，然后经过专业打磨机和人工手工打磨、抛光，才能形成光滑而有光泽的表面。5.碳纤维管的连接方法：碳纤维管的连接方式有以下几种：最常用的是用环氧树脂来连接，连接成功后如果管子里面一般会有残留的树脂，可以用丙酮清洗干净。其次，利用碳纤维管自身的结构来连接也比较常见。用碳钛复合接头在碳纤维管成型的过程中进行复合连接，不过，在连接的时候必须要考虑好受力的方式和连接件的结构。另外，还可以用钻孔连接，只不过碳纤维管的强度大，硬度高，钻孔很不容易，不小心就会导致管子裂开，所以对操作水平有较高的要求。碳纤维管也可以用粘胶的方式连接，相对比较简单，要是使用机械方式就很困难，因为碳纤维产品本身的强度和硬度，很难找到比它性能好的加工工具，即便有也非常昂贵，而且磨损比较快。6.碳纤维管的应用碳纤维管材的应用范围非常广泛，其轻而强的力学特性和耐疲劳性，使其适用于航空、航天、建筑、机械设备、军工、体育休闲等结构材料；其耐腐蚀、耐热、垂直度好（±）、机械强度高的特性，使产品适用于线路板印刷设备的传动轴及医疗器械等；其强度高、抗老化，防紫外线、机械性能好的特性，适用于帐蓬、建筑建材、蚊帐、球袋、箱包、窗帘、广告展架、雨伞、风帆、健身器材、箭杆、球杆、高尔夫练习网、旗杆开关插销、水上运动器具等。碳纤维套管的保护线材、阻燃、增加线材强度等特性，近年来也颇受智能化领域的青睐。7.碳纤维管的选择用于碳纤维管生产方面的碳纤维含量多少，直接决定其力学性能表现和价值。在选择碳纤维管的时候，除了要关注碳纤维管中的碳纤维含量，也要重视用于生产碳纤维管的复合材料成分，不同的添加成分对产品的性能有不同的影响。但是最关键的一点，因为碳纤维复合材料属于高新材料，整个行业特别是民用这一领域起步比国外要落后二三十年，国内无论是碳纤维生产商还是加工制造厂家都数量有限，随着这个行业的兴起，很多小作坊式的加工商也跻身行列，造成了技术水平层次不齐，产品质量缺乏保证等问题。因而，在碳纤维管材的选择和订制方面，本文综合行业调查数据，罗列出该类型产品有一定影响力和品牌信誉的生产厂家，以供咨鉴。无锡威盛新材料科技有限公司（简称：威盛新材），是一家研发、制造碳纤维零部件的专业制造商，该公司拥有4000多平方的生产车间，配备大型热压机、热压罐、液压成型台、CNC高速铣床等多种设备，采用台湾及日本等国际一流品牌原材料，产品通过美国UL、SGS以及ISO9001:2008等相关认证，产品常年出口欧美等国家。略略8.碳纤维管的使用注意事项碳纤维管虽然具有质轻、坚实、抗拉、强度高等突出优势，但是在具体应用中也有一定的局限性，首先其制作依靠模具成型，难于更改尺寸，因而无法适应多尺寸多款式的订单，现在的加工厂家还是依靠大批量订做式订单。在使用中，很多消费者发现碳纤维产品放置在阳光下会逐渐变白，因此碳纤维管材最好不要放置在阳光下，尽量贮藏在避光处。除此之外，因为碳纤维管具有一定的导电性能，因此使用时必须特别注意防电，禁止使用在需要绝缘的设备上。9.结语碳纤维管材凭借其优良的性能在多个行业拥有广泛的应用前景，但是这种优良性能依靠的是有可靠保证的的原材料以及精湛的加工工艺，不是所有贴上“碳纤维”三个字的产品都能带来所期望的质量。所有正在或者准备使用碳纤维管材的厂家都需要具备相关的基础知识，才能对碳纤维管材进行有效甄别，为自身的产品带来质的飞跃。参考文献【1】《高性能碳纤维管缠绕芯模设计应用的几点体会》，王建华、居建国、甄华生，《全国复合材料学术会议》，1998年。【2】《碳纤维复合材料数控加工研究》，龚清洪、林勇、夏雪梅、楚王伟，《机械设计与制造》，。【3】《碳纤维复合材料的孔加工》，张万军、刘永奇、钱秀松，《纤维复合材料》，（版权所有，未经许可，禁止转载）
从全球金融危机到今天，我们面临了一个新的经济形势。“人类要生存、地球要降温”，“低碳经济”将改变我们的生产和生活方式。从六十年代起，玻璃钢复合材料作为一个轻质高强材料参与了国民经济各个领域的材料变革和创新；五十多年过去了，事实告诉我们，我们这个材料极具强大的生命力，UPR 树脂基复合材料产量已达到年产量400 多万吨，其中玻璃钢材料为190 多万吨，树脂浇铸石材及涂料280 多万吨。可以看到，复合材料战线上的广大员工、科技人员、老总付出了艰苦辛勤的劳动，作出了丰功伟绩，换来了玻璃钢复合材料产业璀灿的全面发展时期。今天，我们又处在能源结构的重大变革时期，要使我们的材料和产品适应全球“低碳经济”的形势，开发新一代的材料和产品将是我们的努力方向。这次，我和大家共同交流的题材是“面临全球低碳经济、加快材料和制品的技术创新、推进玻璃钢复合材料产业的全面提升”。以此抛砖引玉，形成共识。我向大家汇报的内容为三个部分：一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状二、低碳经济和玻璃钢新兴市场三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状2009 年我国UPR 行业经历了不平凡的一年，据中国UPR 行业协会初步统计，总产量达到153 万吨，比上年增长了。其中环氧乙烯基酯树脂达到 万吨，增长11%。全国四大民营企业亚邦、天和、福田、华迅等总量达到44 万吨，比上年增长11%，外资企业DSM、亚什兰、长兴、上纬、华日、昭和等总量达到12 万吨，比上年增长9%。江苏达到63 万吨，比上年增长5%。国内UPR 在其形成终端复合材料产业的主要流向为三大市场：UPR 基玻璃钢（FRP）市场，占了树脂总用量的55%，UPR 基人造石、工艺品、钮扣等市场，占了树脂总用量35%；UPR 基功能涂料，占了树脂总用量的10%。表二从应用区域分析，玻璃钢市场集中在江苏、上海、山东、广东、浙江、河北、天津、河南。人造石、工艺品、钮扣市场集中在浙江、广东、福建、山东、上海、江苏、四川。功能涂料市场集中在广东、上海、江苏、浙江、山东、河北。2008 年下半年全球金融危机的影响，曾一度出现的树脂滞销，到十月份后很快恢复增长。国家四万亿投资和十大产业调整振兴规划，对抵御金融危机影响，优化产业结构，持续增长发展的意义重大。钢铁、汽车、船舶、石化、纺织、轻工、有色金属、装备制造、电子信息、物流十大行业与玻璃钢产业关联密切。这十大产业依附着我国城市工业化、城乡一体化大规模经济建设的契机。这个契机又是以传统能源节能减排、新能源开发的低碳经济为目标展开的。玻璃钢复合材料以其自身创新为自己赢得了机遇和增长点。从国际市场看，2008 年全球金融危机使欧美经济陷入了困境，居高不下的原油一下跌到50 美元一桶，化工原材料出现了阶段性的市场过剩，价格走低；从国内看，玻璃纤维阶段性、结构性、区域性的失控发展，产量突破了年产200 多万吨，一半左右出口海外。金融危机袭来，出口受阻，玻璃纤维大量“倒向”国内，互相压价。化工原材料和纤维的大幅度跌价，使玻璃钢复合材料产业得到多少年以来从未有过的利好时机，为其低成本扩张提供了条件，从而也带动了树脂的增长。 2009 年，UPR 行业呈现了五大流向和热点：持续增长的玻璃钢复合材料行业的普及和提高，齐头并进，一方面拉动了低成本、通用型树脂的扩展，另一方面，新兴FRP 市场开发，推动了高性能、个性化的树脂增长。反映在邻苯型缠绕树脂、抽真空树脂、SMC/BMC 树脂、拉挤树脂、涤纶和对苯改性树脂的全面铺开。此外，高性能玻璃钢复合材料产品风机叶片、电器开关、压力管道、电力原器件、脱硫、高速列车内外装饰结构件、豪华游艇、工作艇、运动艇等的市场需求，又使间苯型、环氧乙烯基酯型抽真空树脂、SMC/BMC 树脂等快速增长，呈现了树脂市场的“两头热”。以天马、天津合材、费隆、华昌为代表的国企改制企业，以亚邦、天和为代表的国内大型民营企业，以华科为代表的国内科技人员组合企业，以DSM、华日、长兴、亚什兰、昭和、上纬为代表的外资企业，在国内UPR 大舞台上各领风骚，引领市场。 第二个流向和热点是浇铸型树脂发展迅猛。前几年，浇铸型树脂工艺品在面临海外市场疲软的情况下，急转国内建筑装饰装修市场，大批量进入楼堂馆所和高档商场，取得非常明显效果。浇铸型人造石的技术提升，已从面广量大的橱台面板走向机械化成型的人造大理石和人造石英石面板，大量应用于墙面饰材和地面材料。 福建、广东、山东等地的石材企业已开始从矿山开采转向用合成石制造。全国人造石材用树脂，09 年产量均超过前两年。传统浇铸产品聚酯纽扣、原子灰树脂、矿用铆固树脂等继续保持较好的增长势头。 第三个流向和热点是江苏、上海和天津，已成为国内近几年UPR 发展十分活跃的地区，并以技术创新和新产品开发引领国内UPR 及其复合材料市场的潮流，推进国内UPR 复合材料市场的普及和提高。2009 年该地区UPR 产量占到全国总量的一半以上，其中环氧乙烯基酯树脂95%的产量集中在上海和江苏。这个地区也是中外UPR 企业密集产区，既有早先进入的华日、DSM、亚什兰、长兴、昭和上纬等外资企业向国内传输海外成熟的产业市场，占有国内高中端市场优势。又有一批如天马、华昌、亚邦、费隆、华科、华润、天马瑞盛、富菱、兴合等企业。这里特别要提到的是国内UPR 行业的“亚邦”现象。2009 年亚邦公司生产了17 万吨树脂。亚邦凭着一个产业链的朴素情感，“有我也有你”、“有你也有我”，紧紧贴近市场和客户，大力开发低成本通用型树脂，高性能水晶树脂和石材树脂，为行业做出了贡献；产量连续五年蝉联全国第一。多少年来，亚邦在全国各地的销售公司由单一树脂销售发展为FRP 企业用原材料的“一站式”服务；亚邦各地的销售公司同时也是亚邦派出的分公司，在做好材料和服务同时，积极进行市场调查，他们可以在12 个小时内，快速反映全国各地FRP 产业的动态。亚邦在与市场下企业不断互动中做大做强。 第四个流向和热点是兆瓦级玻璃钢叶片的高性能要求，加速了UPR 和环氧乙烯基酯树脂的技术攀升。国内兆瓦级风电市场从2007 年进入一个高速发展期，年平均新增装机容量为600 多万千瓦，2009 年装机总容量达到2000 万千瓦。按 兆瓦推算，全年叶片总量达15990 片，树脂用量达5万多吨，加上外资风电企业出口叶片用树脂量可达到7 万多吨，其中50%为UPR 和环氧乙烯基酯树脂我国兆瓦级玻璃钢叶片专利技术是从德国和荷兰引进的，对纤维和树脂的性能标准高，并经过德国船级社GL 论证。两道“门槛”，对国内树脂和纤维企业提出了极为严格的要求。外资企业亚什兰、上纬、DSM 公司具备条件，“轻车熟路”，抢先了国内风电兆瓦级叶片市场。兆瓦级叶片从叶形设计、结构设计、铺成设计、模具技术到叶片制造是一极为复杂的系统工程，叶片运行期长二十年，对树脂企业是个“考验”。树脂企业是“尝试”兆瓦级叶片市场主要靠企业自主的技术实力。第五个流向和热点是国内玻璃钢复合材料装备制造的发展和提高。江、浙、冀、鲁等省的SMC、缠绕、拉挤、人造石、模压等设备及其模具设计制造不仅满足国内需求、，还X 量出口。装备技术的提升拉动了UPR 的性能、品质的提高和中、高档树脂需求的上升。2010 年，国内UPR 行业的发展空间依然很大。外资企业认为，中国是全球经济增长最快的国家，是全球最大的复合材料市场，他们对中国的发展充满信心。DSM、华日、亚什兰等正在进行扩能增产的布局，此外，雷可德也将在天津投产。全国的树脂产量巨头亚邦、天和、福田、华迅都在扩张。 国内UPR 发展趋势中还有一个不可忽视的现象是中西部、西南等地区将出现FRP 复合材料产业新的发展布局。据有关方面了解，围绕着西安、洛阳及晋中南地区，围绕东盟和我国贸易“零关税”的实施及大西南的建设，围绕甘肃、新疆化工原料配套基地、大西北建设和西亚出口等区域对玻璃钢复合材料的需求日益上升，不久会在这些地区出现UPR 和玻纤的规模型企业。到2009 年底，我国UPR 企业将超过160 家，有2/3 的企业是由过去乡镇企业转制为民营企业和私营企业。这部分企业中，有的积极引进技术人才和先进装备，使自身得到提高，逐步树立了品牌。但绝大多数企业，缺少技术，举步艰难，有的还掺做“捣浆糊”。这些企业，面临两条出路，一条是发展下游产品，还有一条是通过技术进步，提升企业。这两条路走不通，只有让市场淘汰你。可以预计，UPR 行业在三、五、八年这三个阶段，面临不断地整合和重组，树脂的增长方式将由产量的增长转变为品牌和质量的升级。二、低碳经济和玻璃钢新兴市场 “低碳经济”这个名词最早见诸于2003 年英国能源白皮书《我们能源的未来；创造低碳经济》。作为第一次工业革命的先驱和资源并不富裕的英国，充分意识到能源安全和气候变化的威胁。据有关资料报道，现在全世界每年二氧化碳排放量接近300 亿吨。二氧化碳的大量排放，造成全球气候变暖，海水倒灌。联合国政府间气候变化专门委员会警告称，气候变暖引起海平面每年上升18-59 厘米，按照这样的速度，到2100 年，全球一些低地岛国和全球三十二个气候变化最前沿的三角洲将会全部或局部被海水淹没。先进发达国家已把二氧化碳作为大气污染物质，相应增收碳排放税。 低碳经济，十年来全球经历了三个发展期。1997 年12 月，在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议通过了限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。议定书规定，到2010 年，所有发达国家二氧化碳等6 种温室气体的排放量，要比1990 年减少。议定书对中国等发展中国家没有强制排放要求，并获得了170多个国家的批准。 第二次会议是2007 年12 月15 日，《联合国气候变化框架公约》第十三次缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行，通过了“巴厘岛路线图”。主要内容包括：大幅度减少全球温室气体排放量，未来的谈判应考虑为所有发达国家（包括美国）设定具体的温室气体减排目标；发展中国家应努力控制温室气体排放增长，但不设定具体目标；应对全球变暖，发达国家有义务在技术开发和转让、资金支持等方面，向发展中国家提供帮助。 “巴厘岛路线图”首次将美国纳入谈判进程之中，要求所有发达国家都必须履行可测量、可报告、可核实的温室气体排放责任。另外，“巴厘岛路线图”还强调必须重视适应气候变化的技术开发、转让和资金三大问题。目标上，“巴厘岛路线图”提出了发达国家到2020 年，至少应在1990 年基础上减排25%至40%。第三次会议是2009 年12 月7 日-18 日，全球190 多个国家和地区代表达 万人，在丹麦歌本哈根召开了联合国气候变化大会。这次会议在减排问题上存在着很大的分歧，主要是减排的比例和资助金额上。美国、中国、巴西等国已是全球温室气体排放大国，中美两国在会上的表达让与会国看到了希望。会议前中国已在去年11 月27 日正式对外公布控制温室气体排放的行动目标，决定到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%至45%；在此前，美国白宫宣布，将在哥本哈根气候变化大会上承诺2020 年前实现温室气体排放量在2005 年的基础上减少17%的临时性目标。哥本哈根会议上，20 多个发达国家私下起草了一个减排指标想获得通过，结果，遭到了来自发展中国家的反对；美国又以“船大掉头难”在具体减排上还不能立法。这次会议在具体减排指标上各说各有理，但最终形成共识，要加快环保技术的共享采用，加快全球减碳。 今天，我们来谈低碳经济，就是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，其实质是能源利用效率和清洁能源使用问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本转变。低碳经济的主流理解是指尽可能降低温室主体排放的经济体。其主要体现在：工业方面，高效率的生产和能源利用；能源结构方面，可再生能源生产将占据相当高比例；交通方面，使用高效燃料，低碳排放的交通工具，公共交通取代私人交通，并且更多地使用自行车和步行；建筑方面，办公建筑与家庭住房采用高效节能材料以及节能建造方式。归根到底，逐步减少单位GDP 的碳排放量。“低碳经济”不仅仅是一种新的理念，而是下一轮新经济的增长点。对于我国经济发展的前景来讲，以往的“中国制造”面临减排压力，减碳的方式将借助于生产工艺、生产工装、生产手段的技术升级和技术创新的 “低碳技术”，通过低碳技术的实施形成“低碳标准”，达到低碳高增长，低碳降成本。推进低碳技术与玻璃钢产业有着密切的联系。上世纪六十年代，玻璃钢产业以“代钢、代木”的朴素观念进入市场，玻璃钢的比强度高，大量代替钢材及金属材料；从节约资源出发，大量代替木材。随着玻璃钢产业数十年的市场运行，衍生了许多优异性能，突出在其可塑性、可设计性和多功能性。它的可塑性赋予了各类特色的成型工艺；它的可设计性，简化了传统的制造工艺，降低成本，实现了材料和性能的优化组合；它的多功能性表现为优良的电性能、化学性能、耐老化性能、耐疲劳性能、耐水性能、耐燃烧性能等。可以看到，未来产业推进的低碳技术达到低碳经济，离不开玻璃钢；同时，也给玻璃钢产业供了新的发展空间。 从我们目前所熟悉的产业，车辆、造船、水处理、化工防腐、建筑节能等都将面临全球低碳经济的制约，玻璃钢复合材料已经成为和未来实现产业低碳经济的重要选择材料。低碳排放的交通工具包括：轿车、客车、工程车、商用车、高速列车、船艇、飞机及航天航空器。青岛罗美威奥新材料制品有限公司是国内专业为高速列车车体配套轻型玻璃钢内外饰结构件的制造企业。公司成立多年来，积极采用国际先进产品标准，优选原材料，满足车体减重的要求和标准，首批配件成功应用于京津城际高速铁路上。目前该公司车体配件已接到青铁、唐铁、长铁的大量订单，供不应求。罗美威奥从低碳经济的观念出发，通过低碳技术的实施，达到了配件规定的低碳标准，成为国内轨道交通中实现高速低排放最优秀的配套企业。还被国际知名公司西门子认证授予“最高级供应商”的称号。再如广西桂林大宇客车公司与其玻璃钢大包围配套企业一起，一改过去“论斤买卖”玻璃钢产品的现象，共同开展以减重、低碳为目标的设计程序。交通领域里，我国船艇极具开发前景。钢质大船实现低碳排放，减轻自重已提到日程上，若干年后，达不到国际公约减排15%的要求，就进不了公海；我国玻璃钢游艇市场，通过碳排放设计规范，轻质夹层结构设计将逐步取代单板设计的偏重结构。游艇将变得更轻、跑得更快、能耗更低。水处理技术、水资源开发将是未来新兴玻璃钢产业的重要市场，河北中意复合材料有限公司与北京理工大学联合开发成功防海水浸蚀超大型玻璃钢管缠绕研究及移动式缠绕设备。一些企业还关注海水淡化技术中玻璃钢高压管的开发应用。 相比于发达国家，我们玻璃钢产业面向“低碳经济”的层面上明显滞后。随着低碳经济的观念不断深入人心，国内产业将需重新解读、重新认识，加快推进的必要性。国内传统出口产品还在“高碳经济”上徘徊，很可能将遭遇新一轮的“碳关税”的“绿色壁垒”。对于玻璃钢材料参与的各个产业，都要融入“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳标准”的观念和措施，真正使我们玻璃钢材料成为各行各业配套的、性价比和强重比最优的轻质材料、功能材料和结构，让低碳真正和“玻璃钢经济”同步起来。 三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片 开发清洁能源、发展风力发电是全球实现低碳经济的大事，我国风能装机总容量已跻身世界第四。发展兆瓦级风力发电，我国当时缺少成套技术，国家果断地组织企业引进欧洲成熟的技术，使我国风电行业成长极为迅猛。我国风电市场到底怎么样？前景如何？在这里我们剖析一些数字： 以上数据表明，我国风能资源非常丰富，已利用的并网风电总装机容量只占总资源的6‰，占国家电力总装机容量的，与欧洲风能利用发达国家丹麦、德国相比，差距甚远。此外，从我国目前风电并网看，将近有五分之一的风能设备未并网（2000-1613=387）。另从有关方面获悉，近几年，我国风电产业已令人担忧，兆瓦级整机企业达到80 多家，兆瓦级叶片制造企业70 多家，与先进发达国家对比和国内现状，显然有点“鱼目混珠”和“骑虎难下”。不久，国家发改委文件指出，风力发电也面临产能过剩。紧接着国家又下文取消风电设备国产化率70%的规定。风电产能过剩和70%的国产化规定取消，是国家对我国风电行业及时注射了清醒剂。目前，一方面是低水平的重复建设，另一方面是高效先进装备的中足，国家政策出台，使市场的自由选择更透明、更明朗、对促进我国风电产业健康发展具有现实意义和深远意义。 兆瓦级玻璃钢叶片其占整个风电设备成本的20%左右。叶片的设计、选材和工艺是决定风电装置性能与功率的主要因素，以及风力发电的单位成本。纵观全球叶片技术的发展趋势，并兼顾风机效能和降低成本两因素，叶片的制作正向大型化发展。单机功率愈大，每KW 的发电成本就愈低。因此全球风电设备都在向兆瓦级大功率和长叶片方向开发。典型的丹麦LM 公司是全球风力发电最大的集团，具有28 年的生产实践经验，其叶片年产达1 万片以上，已在中国天津和秦皇皇岛设厂。LM 公司也是全球唯一有In-House 测试能力的公司，可针对其叶片进行Full-Scale 的测试，所有的新设计叶片均可通过20 年运转状况的测试才能获准投产。这些测试项目包括静态、动态、雷击测试等，其测试设备中的激光扫描仪，更为叶片提供精确的几何数据。LM 公司目前生产最长的叶片为，是全球最长的叶片，重量为 吨，材质为环氧基玻纤增强复合材料，叶端等处采用碳纤，已按装在芬兰REpower 公司的5MW 海上风机上。LM 公司叶片制造技术包括多功能机械手铺设玻纤，以提高铺设进度25%；在螺栓的支撑力上进行创新，可增加叶片20%的长度；采用RIM 法缩短树脂渗透时间15-20%；以FRP 模具取代钢模，实现低成本。据有关信息，丹麦国家先进技术基金会拨款 亿丹麦克朗用于LM 公司进行创新型的新型叶片技术研究，该研究项目命名为“叶片之王”。是用FRP、C 纤维和热塑性材料的混合纱去制造叶片。这种纱铺进模具后，加热模具，塑料纱线融化，将会使叶片的生产时间缩短一半。在叶片设计上，LM 公司还在10 年前推出了一种新型具有弹性挠度的叶片概念，简称为预弯型叶片。该叶片在叶尖部分向外弯曲，使叶片在转动状态下，甚至处于强风时还能与塔体保持一定距离，避免叶片撞击塔架。预弯型叶片因其许可弯曲量变大，刚度相当，从而材料用量减少，重量减轻，而获取更多的风能。据有关方面透露，这种预弯型叶片与标准型叶片相比，风场在秒风速条件下即可起动。据了解，LM 公司与GE 公司合作的项目中对开发加长叶片增加电量进行案例分析测定，用 长的叶片替换了原有 风机上的 长的叶片，结果标明发电量增加7%，究其原因是其外圆扫风面积比内圆扫风面积增加了。可以认为，LM 的兆瓦级叶片的设计，制造技术是全球最先进，最富竞争力的。 在国内，中航惠腾靠不断创新，在风电叶片行业领先一步，自主技术、自行研发UPR基FRP 叶片的企业。其600kw-750kw 叶片占国内的90%以上，在开发 叶片上成功采用了高性能UPR。公司历年叶片装机容量占全国近一半的比重。该公司在寻求技术合作过程中，先后参与荷兰、德国、英国等九家风叶企业的技术交流与合作，专案确立了中国MW 级叶片在国内技术的自主化能力。惠腾叶片技术主要特点包括结构阻尼专利（降低振动）、叶尖专有技术（提供气动性能降低噪音）、镜面模具技术、快速常温固化技术、高精度平衡技术、高精度叶根定位技术等。以、6 吨重的叶片为例，每支重量误差在1kg 以下，重心偏差不超过10mm,因此，其启动风速只需秒，发电风速为3m/秒。该公司目前开发了2MW叶片，并根据风场要求，开展新的叶片设计工作。国内企业形成大批量生产的还有中复联众、北京中材FRP 研究院、上海FRP 院等。围绕风电设备配套的玻璃钢产品还有机仓罩和导流罩，国内采用最先进的抽真空和LRTM 工艺的有四家单位，山东德州地区的双一、华翼、株丕特三家公司和江苏的雅西路公司，产品大部为外商配套出口。常州华日新材公司最先为这些企业提供了性能优良的高强、低粘、低放热UPR。 为降低发电成本，除叶片设计外，材料和工艺成型日新月异，通过材料和工艺的选择达到轻量化和功能化，从而提高风能的效能。为了获得叶片最好的性价比，近几年，OCV 公司在全球叶片市场上推出高性能的Advantax 玻纤，该玻纤与E 玻纤相比，具有高的强度和模量，成功应用在兆瓦级叶片制造上。最近，OCV 公司又将S 玻璃纤维应用在更大的叶片上。S 玻璃纤维模量达到 ，比E 玻璃纤维高18%，强度高出33%，从技术角度，对于应用高强度高断裂应变的S 玻璃纤维在风力机叶片上更为先进。最近，PPG 公司向全球风能叶片行业推出了高性能的高强、抗疲劳玻璃纤维。据介绍，开发的HYBON2026 与目前市场上用与制作叶片的玻纤产品相比，拉伸强度高出20%，抗疲劳强度也高出数倍以上。国内有关企业在满足兆瓦级叶片的材料上也开展了大量的研制开发工作，重庆国际先后开发了ECT 和TM 高性能纤维，其销量占有国内兆瓦级叶片用玻纤用量的1/3，2009 年还向西欧出口高性能纤维达 万吨。此外，泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纤维也进入了市场。叶片长度的不断增加使得轻质、高强的碳纤维在风力发电上应用不断扩大，大丝束碳纤维价格的下降成为风力机的首选结构材料，同样是34 米长的叶片，采用GF/UP 质量为5800公斤，采用GF/EP 质量为5200 公斤，采用CF/EP 质量为3800 公斤。因此，叶片材料开发的趋势是采用CF/EP，但同时也面临价格的压力。国外正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究降低成本。据有关方面信息了解，为了增加叶片的刚度并防止叶尖预弯部碰到塔架，在长度大于50m 的叶片将广泛使用碳纤维。轻质闭孔高强度泡沫是叶片材料中又一主要组成部分，应用于结构。据瑞典DIAB 公司资料报导可用于60 米长的风机叶片芯件。采用这种芯材及导流技术，可减少50%的周期时间，降低30%的劳动力成本，与敞开型技术相比，夹芯导流技术减少90%的苯乙烯散发，并使整个叶片达到轻质高强。DIAB 公司在中国昆山厂推出的PVC 轮廓板根据产品“量体裁衣”直接用到了叶片制作上，省时省料，降低成本。目前生产叶片泡沫结构的外资公司有Gurit天津公司、加铝上海公司等，国内常州天晟公司与有关科研院所合作，于去年开发成功结构泡沫。 随着海上风电的开发，对叶片的性能要求更高，轻质、高强、高弹、耐疲劳将推进新材料的不断产生。拜尔公司不久前推出商业化牌号Baytube 碳纳米管用于环氧树脂中，提升叶片的抗疲劳、抗冲击性和改善材料回弹性。该公司透露，采用纳米碳管于树脂中，将使叶片质量减轻20-30%，强度增大30%。在叶片成型工艺上出现了新的动向，中复联众公司已实践完成了预浸料成型工艺后，叶片制造由湿法成型改变为干法加热成型；德国西门子公司在叶片成型工艺上独创了整体成型。这些新技术的应用进一步提高了产品的尺寸稳定性，还缩短了制程时间。
中航泰达对于碳纤维复合材料制品的成型工艺较常见的有5种：裱糊成型工艺，纤维缠绕成型工艺，拉挤工艺，树脂传递模压工艺，编制成型工艺。因为复合材料本身的比强度和比刚度较高，而且在耐高温以及抗疲劳上性能良好，因此碳纤维复合材料制品也继承了这些优点，不仅工艺简单而且性能较好，因此近年来碳纤维复合材料制品的应用范围可以说是不可谓不广，因此在航空航领域，汽车工业，化工以及医学领域都有复合材料的身影，希望对您有所帮助，望采纳
复合材料的成型工艺简单。纤维增强复合材料一般适合于整体成型，因而减少了零部件的数目，从而可减少设计计算工作量并有利于提高计算的准确性。另外，制作纤维增强复合材料部件的步骤是把纤维和基体粘结在一起，先用模具成型，而后加温固化，在制作过程中基体由流体变为固体，不易在材料中造成微小裂纹，而且固化后残余应力很小。
校企联合培养模式(又称之为校企合作、工学结合、产学结合等)是指高校与企业联合各自优势资源，采取课堂教学与企业实践相结合的方式，共同培养适应不同需求、素质全面高素质人才的开放式教育模式。校企联合培养的思想最早诞生于美国（19世纪前半叶），20世纪中叶开始在欧美等发达国家盛行，发展至今，校企联合培养模式主要有美国的合作教育、英国的“三明治”教育、日本的‘‘产学合作”模式、德国的“双元制”模式、澳大利亚的“TAFE”模式以及法国的“学徒培训中心”培养模式和新加坡的“教学工厂”音养模式。
校企联合培养依托行业发展，以培养应用能力为主线，通过构建适应现代经济发展、以市场为导向的“零距离”实践教学体系、与市场“零距离”接轨的教材体系和基于就业需求的“零距离”素质拓展培养体系，培养接地气的高素质行业人才。问世以来，不仅对各国经济发展起了积极的促进作用，而且大大提升了学生就业的适应性。通过借鉴国外成功模式，我国高校与企业积极探索和发展了多种校企联合培养模式，例如：大学科技园、校办企业、国家产学研工程、“产学研”联合培养基地和校企联合培养基地等，联合培养本科人才、工程硕士、硕士研究生和博士生。
在湖南省教育厅的支持下，国防科学技术大学航天科学与工程学院(简称国防科大)与株洲时代新材料科技股份有限公司（简称时代新材)合作建立了湖南省复合材料研究生培养创新基地，探索联合培养材料科学与工程领域全日制硕士和博士研究生(课程学习在高校，课题研究在企业）、合办工程硕士研究生班、合作培养博士后研究人员的模式和方法。笔者正是该创新基地培养的博士研究生，现作为教员，对校企联合培养博士研究生的探索和实践，有些微体会。
一、产学研深度融合是校企联合培养共赢的基础
校企联合培养追求“高校一企业一学生”共赢的目标。理论上，共赢目标的愿景无限美好，但实际上国内外不断实践和探索的结果却不尽如人意，原因在于、共赢”必须以产学研深度融合为基础。深度融合，则“共赢”枝繁叶茂;不然，则空空如也。
根据邢素丽等人的论述，产学研深度融合应包括:
（1)需融学科和产业、学问和技术、基础研究与工程应用内涵于一体；
（2)需融高校科研、企业课题、国家和省课题内涵于一体;
（3)需融高校学科优势、企业需求内涵于一体;
（4)需融新技术、新需求、新理论、新应用内涵于一体。在产学研深度融合的基础上，以研究生培养创新基地为平台，发挥校企各自优势，促进不同领域、不同范畴、不同层次等之间的融合，为研究生营造创新环境、激活创新动力、提升创新水平、增强创新能力。
国防科大与时代新材料，以共同研发兆瓦级复合材料叶片为契机，深度合作，联合培养博士研究生，实现共赢。兆瓦级复合材料叶片研发需要解决四大关键技术:气动布局、结构、制备和全尺寸测试。气动布局直接关系叶片捕捉风能的效率和风能的利用率;合理的结构设计是确保叶片安全运行20年的保证;叶片效能的最终实现，关键在于如何制备出质量稳定的兆瓦级复合材料风电叶片，难点包括模具设计与制备、工艺设计与实现、制备控制与效率等，稍有不慎，整个叶片制备失败或质量差下，动辄就是百万级别的经济损失；制备完成后，在国际认证机构(例如船级社）的监视下，完成全尺寸静力测试和疲劳测试考核，才能获得市场准人资格。
国防科大充分利用自己气动设计、结构设计、大尺寸复合材料整体成型制备和大型构件全尺寸测试等方面的学科优势，结合时代新材资金、场地和人力，共同研发了、低风速型、超长型、海上超大型等多款兆瓦级复合材料风电叶片并实现产业化，目前相关产品巳在国内外50多个风场装机运行，为国家新能源战略计划做出了重大贡献。该项目校企联合培养的博士研究生(笔者)全程参与了兆瓦级复合材料风电叶片气动设计、结构设计、成型制备和全尺寸测试的.所有工作，涉及空气动力学、结构力学、复合材料力学、流体力学、复合材料学、流变学、热力学、化学等多学科知识，理论知识在工程实践中得到了很好的应用，同时以超大型碳纤维复合材料风电叶片为研究背景，针对结构设计和成型制备过程中的物理、化学变化机制，发表10余篇(其中SCI源刊8篇，EI源刊6篇），申请国家发明10余项，获湖南省科技进步一等奖1项，顺利完成博士毕业论文研究，相关研究成果支撑了2项科技鉴定成果。高校一企业一学生三方共赢，其根本原因就是校企合一，深度融合！
校企联合培养博士研究生通常是两段式，即课程学习阶段在高校进行，完成基础理论课程学习；学位论文培养阶段在企业进行，参与企业科研项目，完成学位论文。学位论文阶段，如果没有产学研深度融合，博士生难以顺利完成学位论文研究。困难主要是人、财、物三方面的保障问题，此问题对于材料科学与工程专业尤为突出。博士生在企业进行课题研究，往往是单枪匹马，企业的性质决定了难以给博士生配备助手，而很多论文的实验研究是必须有帮手才能完成。比如，我们采用光学测试系统监测大型风电叶片极限载荷下的变形，需要十几个助手才能完成，在企业往往一个助手都没有，如果不是深度合作，此类实验就无法完成。此外，材料学科开展研究通常需要购买大量的原材料，购买原材料的资金谁出，如果没有明确，学生就不知所然，如果高校出，学生只能通过高校购买平台进行购买，来回奔波，疲于奔命，浪费大量的精力和时间;假设企业出资，如果需要层层审批和控制，以学生一己之力，难以协调。因此，校企联合培养，深度合作，解决博士生资金和资金使用问题，是保证其论文课题顺利开展的前提。
二、双导师制是校企联合培养成功的保障
校企联合培养，采取双导师制培养方式，即由校方导师与企方导师组成导师组共同指导研究生。校方导师为主导师，企方导师为副导师。校企联合培养课题论文阶段在企业完成，这种双导师制，很好地解决了导师随时指导、监督和协调的难题，可以确保校企联合培养研究生(包括硕士生和博士生)顺利完成论文研究。
开展综合性基础医学实验 提高中医药专业研究生专业学位研究生“政产学研”合作培养模式的创浅议发挥开放性实验室在医学研究生实验教学中浅谈研究生科技论文英语写作能力培养的方法浅谈打造自主探究式研究生思想政治教育工程试论我国公共管理硕士研究生教育质量研究研究生统计学专业英语课程教学实践与思考探析研究生文献阅读研讨课教学评价体系浅谈以发展的视角看研究生教材出版研究生英文文献导读课程教学探析
题目及培养人才的需要，负责研究生培养计划的制定、学术指导、论文审阅与组织论文答辩等工作。校企双方导师及时交流，共同解决在创新基地研究生的科研和生活中出现的问题。学生每月按时向校企双方导师汇报工作学习情况，双方导师填写《指导情况记录表》，及时指导学生。这样，既保证了研究生培养要求，又充分发挥企业优势，加强科研实际训练，提高研究生的理论与实践能力。
以亲身经历而言，两导师的分工，笔者有不同的看法。企方导师的精力首先是以企业为主，负责企业的各种任务，目前令人尴尬的情况是:企方导师根本无暇顾及指导，更别谈负责工作安排、现场学术指导和学位论文的初审。因此，笔者认为，校方导师不仅要负责研究生培养计划的制定、学术指导、论文审阅与组织论文答辩等工作，还要负责工作安排。这肯定有人会问，如果这样是不是就不需要企方导师了？答案是当然需要，而且非常必要，只是角色定位应该是负责人、财、物的协调，保证学生论文的顺利开展。人、财、物的协调对于学生开展论文工作至关重要，而且对于企方导师来说，往往易如反掌。研究生，特别是博士研究生，通常都具有高度的自觉性，每周或每月定期向校方导师汇报论文进展情况，完全可以做到积极主动，这样校方导师综合研究的学术和应用价值，与学生一起讨论制定研究方案、工作安排也是水到渠成的事，而且高效可行。
双导师制是一种很好的校企联合培养模式，但必须结合实际情况，合理分工，才能保障校企联合培养的成功，否则，就是纸上谈兵，空谈误人。
三、完备的创新平台是校企联合培养可行的前提条件
有了产学研深度融合的基础、双导师制度的保障，校企联合培养博士研究生是否可行，还取决于一个重要条件一一完备的创新平台。
国防科大与时代新材校企联合培养博士研究生，之所以行之有效，一个重要的前提条件就是时代新材拥有一个新材料检测中心，该中心具有材料科学与工程专业实验研究所需的多数检测设备和系统，即便是需要搭建平台，该中心也能快速完成。笔者博士论文涉及的实验和检测，几乎都是在该中心完成。假设时代新材没有该检测中心，即使是简单的力学性能测试都需要在高校完成，那么学生必然疲于奔波，留给论文研究和项目开发的时间还会剩多少？因此，一个开展论文课题研究所需的创新平台，对于校企联合培养博士研究生，实在是太必要了！如果没有，笔者建议不要轻易提校企联合培养，高校和导师要慎之又慎，以免误人子弟！
四、结语
综上所述，校企联合培养博士研究生只有建立在产学研深度融合的基础之上，结合实际情况，通过双导师制给予保障，企业拥有开展论文课题研究的创新平台，才能实现高校一企业一研究生的共赢。
高分子材料作为一种重要的材料， 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文，欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展，介绍高分子材料成型加工技术的发展情况，探讨其创新研究，并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来，某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求，如高强度、高模量、轻质等，各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来，高分子合成工业取得了很大的进展。例如，造粒用挤出机的结构有了很大的改进，产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒，产量约为3t/h;70年代至80年代中期，采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒，产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒，产量可以达到40-45t/h，今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年，全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为，2000年增加至亿t至2010年，全世界塑料产量将达3亿t，此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构，加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展，节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷，提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉，目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此，汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外，汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型，例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具，在美国、日本等汽车制造业发达的国家，模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前，高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面，从大规模向较短研发周期的多品种转变，并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机，可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段，但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备，我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品，都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同，该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程，达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点，解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题，同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点，这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿，并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题，将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体，结合动态连续反应成型技术，研究酯交换连续化生产技术，研制开发精密光盘注射成型装备，达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计)，在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下，利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散，实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程，控制硫化反直进程，实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备，提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来，各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时，非常注重科技成果转化与产业化，完成产业化工程配套项目20多项，创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司，使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列，近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元，还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元，每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列，投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成，目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好，聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合，引入新的管理、市场等机制，争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO，各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述，我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路，打破国外的技术封锁，实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿，培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合，加快成果转化为生产力的进程，加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献： [1]Chris Rauwendaal，Polymer Extrusion，Carl Hanser Verlag，Munich/FkG，l999. [2]瞿金平，聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京：科学出版社，2005 427435. [3]瞿金平，聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利，I990;美国专利5217302，1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要：随着生产和科技的发展，以及人们对知识的追求，对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代，高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同，成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词：高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料， 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说， 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此， 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向：工程塑料，复合材料，液晶高分子材料，高分子分离材料，生物医用高分子材料。近年来，随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展， 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃，并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛， “ 以塑代钢” ，“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围，使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体，聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出， 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中， 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板， 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性， 对金属的同比磨耗量比尼龙小， 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性， 其摩擦系数和磨耗量更小， 由于其良好的机械性能和耐磨性， 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属， 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响， 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻， 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性， 氟素化合物具有僧水特性， 水容易排出， 但是电池运转时保水率降低， 又要影响电解质膜的导电性， 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术， 保证了膜的优良导电性， 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等， 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用：新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂， 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒， 以改善种子外观和形状， 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展：种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料， 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料， 高吸水性材料， 温敏材料， 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等， 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料，它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计，为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路，是隐身技术发展的必然趋势 ，高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温，耐磨性，耐老化，耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向，这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物，通过改变催化剂和催化体系，合成工艺及共聚，共混及交联等对高分子进行改性，通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构，通过微观复合方法，对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域，目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料，如可以像金属一样导热导电的高聚物，能吸收自重几千倍的高吸水性树脂，可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展，高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足，发挥不同材料的优点，扩大高分子材料的应用范围，提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向，目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面，今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发，合成具有高强度，优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂，界面性能，粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题，智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能，例如预知预告性，自我诊断，自我修复，自我识别能力等特性，对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态，控制和调节药剂释放的微胶囊材料，根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃，它是新材料，分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用，但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源，废弃物排放少，对环境污染小，又能循环利用的高分子材料备受关注，即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向，开发原子经济的聚合反应，选用无毒无害的原料，利用可再生资源合成高分子材料，高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献，我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系，我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚，但目前来看也取得了不错的进步，我们应提高其整体技术水平，致力于创新的高分在聚合反应和方法，开发出多种绿色功能材料和智能材料，以提高人类的生活质量，并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献： [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》，中国石化出版社，1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友， 张菊华， 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》，科学出版社，1999 猜你喜欢： 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文
光纤通信光源技术论文篇二 我国光纤通信技术综述 光纤通信的发展依赖于光纤通信技术的进步。近年来,光纤通信技术得到了长足的发展,新技术不断涌现,这大幅提高了通信能力,并使光纤通信的应用范围不断扩大。 1. 我国光纤光缆发展的现状 普通光纤 普通单模光纤是最常用的一种光纤。随着光通信系统的发展,光中继距离和单一波长信道容量增大,光纤的性能还有可能进一步优化,表现在1550rim区的低衰减系数没有得到充分的利用和光纤的最低衰减系数和零色散点不在同一区域。符合规定的截止波长位移单模光纤和符合规定的色散位移单模光纤实现了这样的改进。 核心网光缆 我国已在干线(包括国家干线、省内干线和区内干线)上全面采用光缆,其中多模光纤已被淘汰,全部采用单模光纤,包括光纤和光纤。光纤虽然在我国曾经采用过,但今后不会再发展。光纤因其不能很大幅度地增加光纤系统容量,它在我国的陆地光缆中没有使用过。干线光缆中采用分立的光纤,不采用光纤带。干线光缆主要用于室外,在这些光缆中,曾经使用过的紧套层绞式和骨架式结构,目前已停止使用。 接入网光缆 接入网中的光缆距离短,分支多,分插频繁,为了增加网的容量,通常是增加光纤芯数。特别是在市内管道中,由于管道内径有限,在增加光纤芯数的同时增加光缆的光纤集装密度、减小光缆直径和重量,是很重要的。接入网使用普通单模光纤和低水峰单模光纤。低水峰单模光纤适合于密集波分复用,目前在我国已有少量的使用。 室内光缆 室内光缆往往需要同时用于话音、数据和视频信号的传输。并目还可能用于遥测与传感器。国际电工委员会(IEC)在光缆分类中所指的室内光缆,笔者认为至少应包括局内光缆和综合布线用光缆两大部分。局用光缆布放在中心局或其他电信机房内,布放紧密有序和位置相对固定。综合布线光缆布放在用户端的室内,主要由用户使用,因此对其易损性应比局用光缆有更严格的考虑。 电力线路中的通信光缆 光纤是介电质,光缆也可作成全介质,完全无金属。这样的全介质光缆将是电力系统最理想的通信线路。用于电力线杆路敷设的全介质光缆有两种结构:即全介质自承式(ADSS)结构和用于架空地线上的缠绕式结构。ADSS光缆因其可以单独布放,适应范围广,在当前我国电力输电系统改造中得到了广泛的应用。国内已能生产多种ADSS光缆满足市场需要。但在产品结构和性能方面,例如大志数光缆结构、光缆蠕变和耐电弧性能等方面,还有待进一步完善。ADSS光缆在国内的近期需求量较大,是目前的一种热门产品。 2. 光纤通信技术的发展趋势 对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。 超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。近年来波分复用系统发展迅猛,目前的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用(OTDM)技术,与WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达640Gbit/s。 仅靠OTDM和WDM来提高光通信系统的容量毕竟有限,可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用(PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。由于归零(RZ)编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散(PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量WDM/OTDM通信系统基本上都采用RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在OTDM和WDM通信系统的关键技术中。 光孤子通信 光孤子是一种特殊的ps数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。 光孤子技术未来的前景是:在传输速度方面采用超长距离的高速通信,时域和频域的超短脉冲控制技术以及超短脉冲的产生和应用技术使现行速率10~20Gbit/s提高到100Gbit/s以上;在增大传输距离方面采用重定时、整形、再生技术和减少ASE,光学滤波使传输距离提高到100000km以上;在高性能EDFA方面是获得低噪声高输出EDFA。当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题,但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。 全光网络 未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。 全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换,交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。 目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以WDM技术与光交换技术为主的光网络层,建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。 结语 光通信技术作为信息技术的重要支撑平台,在未来信息社会中将起到重要作用。虽然经历了全球光通信的"冬天"但今后光通信市场仍然将呈现上升趋势。从现代通信的发展趋势来看,光纤通信也将成为未来通信发展的主流。人们期望的真正的全光网络的时代也会在不远的将来如愿到来。 看了“光纤通信光源技术论文”的人还看： 1. 光通信技术论文 2. 光纤技术论文 3. 光纤传感技术论文 4. 光通信技术论文(2) 5. 电力系统光纤通信技术论文
码分多址蜂窝移动通信系统CDMA技术的优点及问题及越区切换由于CDMA技术本身所固有的许多特点,使它非常适合于数字蜂窝移动通信系统。它的优点主要表现在如下10个方面。1.语音激活技术 统计结果表明,人们在通话过程中,只有35%的时间在讲话,另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,当某一用户没有讲话时,该用户的发射机不发射或少发射功率,其他用户所受到的干扰都相应地减少。为此,在CDMA系统中,采用相应的编码技术,使用户的发射机所发射的功率随着用户语音编码的需求来作调整。当用户讲话时语音编码器输出速率高,发射机所发射的平均功率大;当用户不讲话时语音编码器输出速率很低,发射机所发射的平均功率很小,这就是语音激活技术。在蜂窝移动通信系统中,采用语音激活技术可以使各用户之间的干扰平均减少65%。也就是当系统容量较大时,采用语音激活技术可以使系统容量增加约3倍,但当系统容量较小时,系统容量的增加值要降低。在频分多址、时分多址和码分多址三种制式中,唯有码分多址可以方便而充分地利用语音激活技术。如果在频分多址和时分多址制式中采用语音激活技术,其系统容量将有不同程度的提高,但二者都必须增加比较复杂的功率控制系统,而且还要实现信道的动态分配,其结果必然带来时间延迟和系统复杂性的增加,而在CDMA系统中实现这种功能就相对简单得多。 2.扇区划分技术 扇区划分技术是位于蜂窝小区中心的基站利用天线的定向特性把蜂窝小区分成不同的扇面,如下图所示。常用的方式有利用120°圆形覆盖的定向天线组成的三叶草形无线区(图(a));利用60°扇形覆盖的定向天线组成的三角形无线蜂窝区(图(b));利用120°扇形覆盖的定向天线组成的120°扇形无线蜂窝区(图(c))。 在频分多址和时分多址制式中,在每个蜂窝小区中采用分扇区天线通常只能起到减少干扰的作用,不能增加系统容量。而在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成三个扇区(如图(c)所示)时,平均处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址干扰分量也减少为原来的三分之一左右,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻扇区之间有重叠,一般只能提高到倍)。3.高系统容量 由于码分数字蜂窝移动通信系统可以通过采用上述两种方法以及其他技术直接地或间接地提高系统容量,使码分系统的容量比模拟FDMA系统及数字GSM系统都要高出若干倍。理论分析表明,在相同的频率带宽下,对于宽带码分系统,每个蜂窝小区所能提供的信道数是模拟FDMA系统的20倍左右,是数字GSM系统的10倍左右;对于窄带码分系统来说,其系统容量的优势有所降低,但也是模拟FDMA系统的10倍以上,是数字GSM系统的3倍以上。由此可以看出,在移动通信事业迅猛发展的今天,移动用户量日益猛增,而频率资源日趋紧张,采用码分数字蜂窝移动通信系统是势在必行。4.软容量 在模拟频分系统和数字时分系统中,通信信道是以频带或时隙的不同来划分的,每个蜂窝小区提供的信道数一旦固定,很难改变。当没有空闲信道时,系统会出现忙音,移动用户不可能再呼叫其他用户或接收其他 用户的呼叫。当移动用户在越区切换时,也很容易出现通话中断现象。在码分系统中,信道划分是靠不同的码型来划分的,其标准的信道数是以一定的输入、输出信噪比为条件的,当系统中增加一个通话用户时,所有用户输入、输出信噪比都有所下降,但不会出现因没有信道而不能通话的现象。例如对一个标准信道数为40的扇区来说,当第41个用户呼叫时,对所有移动用户的影响是接收机的输入信噪比下降10lg(41/40)=,即使再增加两个用户通信,比标准多三个,其影响是所有接收机的输入信噪比下降10lg[(40+3)/40]=,这使该扇区内的移动用户信息数据的误码率有所升高,通话质量有所下降,但增加的三个用户都不会发生因无信道而出现忙音的现象。这对于解决通信高峰期时的通信阻塞问题和提高用户越区切换的成功率无疑是非常有益的。5.软切换 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断用户的通信就要做一系列的调整,包括通信链路的转换,位置更新等,这个过程就叫越区切换。越区切换实现了小区(或扇区)间的信道转换,是保证一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。 在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,移动用户在越区切换时,需要在另一个小区(或扇区)寻找空闲信道,当该区有空闲信道时才能切换。这时移动台的收、发频率等都要作相应的调整,称之为硬切换。这种切换过程是首先切断原通话通路,然后与新的基站接通新的通话链路。这种先断后通的切换方式势必引起通信的短暂间断。另外由于通信环境的影响,在两小区的交叠区域内,移动台接收到的两个基站发来的信号的强度有时会出现大小交替变化,从而导致越区切换的“乒乓”效应,用户会听到“咔嗒”声,对通信产生不利的影响。此外切换时间也较长。 在CDMA系统中,由于所有的小区(或扇区)都可以使用相同的频率,小区(或扇区)之间是以码型的不同来区分的。当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,不需要移动台的收、发频率切换,只需在码序列上作相应地调整,称之为软切换。软切换的优点在于首先与新的基站接通新的通话,然后切断原通话链路。这种先通后断的切换方式不会出现“乒乓”效应,并且切换时间也很短。另外由于CDMA系统有“软容量”的优点,越区切换的成功率要远大于模拟FDMA系统和数字TDMA系统,尤其是在通信的高峰期。6.特有的分集形式 在CDMA系统中,由于采用了宽带传输,使它具有了特有的频率分集特性,即当信道具有选频特性时,对CDMA系统中信息传输影响较小。 CDMA系统有分离多径信号的能力,可以实现路径分集。由于移动通信环境的复杂和移动台的不断运动,接收到的信号往往是多个反射波的叠加,形成多径衰落。在模拟FDMA系统和数字TDMA系统中,为了解决多径衰落对通信带来的不利影响,采取了包括增加发射功率等一系列措施。在CDMA系统中,可以采用它特有的技术(如瑞克(RAKE)接收技术),将多径信号分离出来, 分别接收,这样不但克服了多径衰落对通信带来的不利影响,还等效增加了接收有用信号的功率(或者说等效增加了发射信号的功率)。由于这种特有的分集形式以及其他措施,使CDMA系统的发射功率相对很低。 除了这种特有的分集形式外,CDMA系统还采用其他分集技术,如空间分集、时间分集等,使CDMA系统的性能更加提高。7.与窄带系统(模拟系统)共存 当码分系统与窄带系统(例如模拟FDMA系统)工作于同一频段时,由于在CDMA系统中采用了宽带传输方式,并且发射功率较低,平均落到每个窄带系统中的带宽内的干扰信号功率很小。尤其是宽带CDMA系统,其对窄带系统的影响可以忽略不计,窄带系统对CDMA系统的影响可以等效为“人为干扰”,由于CDMA系统特有的抗干扰能力,把这个干扰降低到了最低限度。 这个干扰的存在只使得CDMA系统的容量降低,但不妨碍CDMA系统的正常工作。CDMA系统的带宽越宽,两个系统共存时相互间的影响越小,反之则越大。这给CDMA系统与模拟窄带系统双模式共存以及由模拟移动通信系统向数字移动通信系统平滑过渡提供了可能性。8.良好的保密能力 码分数字移动通信系统的体制本身就决定了它具有良好的保密能力。首先在CDMA数字移动通信系统中必须采用扩频技术,使它所发射的信号频谱被扩展的很宽,从而使发射的信号完全隐蔽在噪声、干扰之中,不易被发现和接收,因此也就实现了保密通信。其次在通信过程中,各移动用户所使用的地址码各不相同,在接收端只有完全相同(包括码型和相位)的用户才能接收到相应的发送数据,对非相关的用户来说是一种背景噪声,所以CDMA系统可以防止有意或无意的窃取,具有很好的保密性能。9.发射功率低、移动台的电池使用寿命长 由于在码分数字移动通信系统中,可以采用许多特有的技术来提高系统的性能,所要求的发射功率大大降低,从而对电池的体积减小和使用寿命增长都是非常有益的,对移动台整机的体积减小和成本的降低也是有利的。10.频率分配和管理简单 在模拟频分多址和数字时分多址移动通信制式中,频率分配和管理是一项比较复杂的技术,而动态频率分配就更加复杂。在码分数字移动通信体制中,所有移动用户可以只用一个频率,不需要动态分配,其频率分配和管理都很简单。 以上是码分数字移动通信系统的主要优点,但同时它也存在需要人们攻克的难点。在CDMA数字移动通信系统中,突出的问题是远近效应。所谓远近效应是指距接收机近的用户对距离远的用户的干扰。 在CDMA数字移动通信系统中,由于在同一蜂窝的各用户使用的是同一频率,共享一个无线频道。由于路途衰耗的原因,距基站近的移动台所发射信号有可能完全淹没距离远(例如处于蜂窝区边缘)移动台所发送来的信号,如果不采取有力的措施,这将使基站无法正常接收远距离移动台所发送来的信号。而在模拟频分多址和数字时分多址移动通信系统中,由于各信道使用不同频率或时隙,且各信道之间有相应的保护带宽或保护时间,故远近效应问题不太突出。 当前,在CDMA系统中为解决这个问题所采取的措施主要有两种:第一种是信号处理方法,在接收端用信号处理的方法,依次逐个抵消掉较强信号,直到能解调出所需信号为止,但由于这种方法运算量很大及当前器件的运算速度等问题,还不能实际使用;当移动台距基站近时,其发射功率减小,当距离远时,发射功率增大,从而保证在基站所收到的每个移动台的信号功率相等,消除远近效应的影响,使系统处于最佳运行状态。功率控制技术已在实际当中采用,它是CDMA数字移动通信系统中的最关键技术之一。功率控制技术很复杂,其所控制的范围和精度直接影响到整个系统的性能,如偏差过大,不仅系统容量迅速下降,而且通信质量也将急剧下降。码分数字蜂窝移动通信网的网路结构如下图所示。 它是一个抽象的平面图,其实现将随着功能实体在各个物理单元中的分布情况不同而有所改变。各部分的作用和功能如下:1.移动台(MS) 其包括手机和车台等,是用户端终接无线信道的设备;通过空中无线接口Um,给用户提供接入网路业务的能力。2.基站(BS) 其设于某一地点,是服务于一个或几个蜂窝小区的全部无线设备的总称。它是在一定无线覆盖区域内,由移动交换中心(MSC)控制,与移动台通信的设备。3.移动交换中心(MSC) 是完成对位于它所服务的区域中的移动台进行控制、交换的功能实体,也是与其他MSC或其他公用交换网之间的用户业务的自动接续设备。4.归属位置寄存器(HLR) 是为了记录的目的而指定用户身份给它的一种位置登记器。登记的内容是用户的信息(例如ESN、DN、IMSI(MSI)、服务项目信息、当前位置、批准有效的时间段等)。5.拜访位置寄存器(VLR) 是MSC检索信息用的位置寄存器。例如处理发至或来自一个拜访用户的呼叫信息——用户号码、向用户提供本地用户的服务等参数。6.设备识别寄存器(EIR) 是为了记录的目的而分配用户设备身份给它的寄存器;用于对移动设备的识别、监视、闭锁等。7.鉴权中心(AC) 是一个管理与移动台相关的鉴权信息的功能实体。8.消息中心(MC) 是一个存储和转送短消息的实体。9.短消息实体(SME) 是合成和分解短消息的实体。有时HLR、VLR、EIR及AC位于MSC之中,SMC位于MSC、HLR或MC之中。 码分数字蜂窝移动通信网不是公共交换电话网(PSTN)的简单延伸,它是与PSTN、PSPDN、ISDN等并行的业务网。由于移动用户大范围的移动,该网在管理上应相对的独立。 通信系统的通信容量可以用不同的表征方法进行度量。对于点对点的通信系统而言,系统的通信容量可以用信道效率来度量,即用在给定的频率带宽中所能提供的最大信道数目进行衡量。一般地说,在给定的频率带宽中所能提供的信道数目越大,系统的通信容量也越大。在蜂窝移动通信系统中,系统的容量有多种衡量方法,如用每小区可用信道数(ch/cell)、每小区每兆赫兹可用 信道数(ch/cell/MHz)、每小区爱尔兰数(Erl/cell)、每平方公里用户数(用户数/km)以及每平方公里每小时通话次数(通话次数h/km)等进行度量。这些表征方法从不同的角度对系统的容量进行衡量,它们之间是有联系的,在一定的条件下可以互相转换。考虑到信道的分配涉及到频率复用和由此而产生的同频干扰问题,一般认为用每小区可用信道数(ch/cell)或每小区每兆赫兹限制CDMA数字蜂窝移动通信系统容量的原因是由于系统中存在多址干扰,即同时通信的移动用户之间的相互干扰。在某个蜂窝小区内,如果有N个用户同时通信,系统必须能提供N个或N个以上的(逻辑)信道。同时通信的用户数N越大,多址干扰越强。N的最大值就是系统容量,即在保证接收所需信号功率与干扰功率的比值大于或等于某一门限值的条件下,该小区同时通信的最大用户数。 首先考虑一般码分通信系统(即暂不考虑蜂窝移动通信系统的特点)的容量。若N个用户同时通信,每个用户的信号都受到其他N-1个用户信号的干扰。假定系统的功率控制是理想的,即到达接收机的所有N个信号强度都一样,则理论分析表明,此时系统容量为式中W是CDMA系统所占的有效频谱宽度;Rb是信息数据的速率;Eb是信息数据的一比特能量;N0是干扰(噪声)的功率谱密度(单位赫兹的干扰功率);W/Rb是CDMA系统的扩频增益。当CDMA系统所占的频谱宽度W一定时,它随着信息速率Rb的降低而增大。Eb/N0是比特能量与噪声密度比,其比值取决于系统对误码率或话音质量的要求,并与系统的调制方式和编码方案有关。 例如:N-CDMA系统所占的有效频谱宽度W=,话音编码速率Rb=,若比特能量与噪声密度比Eb/N0=7dB,则N=;若Eb/N0=6dB,则N=37。 结果说明:在满足一定通信要求的前提下,比特能量与噪声密度比Eb/N0越小,系统的容量越大。但在上面的结果中,没有考虑CDMA蜂窝系统的特点,还应该根据其特点对系统容量公式进行修正。1.采用语音激活技术提高系统容量 统计结果表明,对话的激活期(占空比)d=。也就是,人们在通话过程中平均只有35%的时间在讲话, 另外65%的时间处于听对方讲话、话句间停顿或其他等待状态。在CDMA数字蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,如果采用语音激活技术,使通信中的用户有语音时才发射信号,没有讲话时,该用户的发射机就停止发射功率,那么任一用户话音发生停顿时,其他用户所受到的干扰都会相应地平均减少65%,从而系统容量可以提高到1/d=倍。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变成式中d是语音占空比(d=)。2.利用扇区划分提高系统容量 在码分多址制式蜂窝移动通信系统中,利用120°扇形覆盖的定向天线把一个蜂窝小区划分成3个扇区时,处于每个扇区中的移动用户是该蜂窝的三分之一,相应的各用户之间的多址 干扰分量也减少为原来的约三分之一,从而系统的容量将增加约3倍(实际上,由于相邻天线覆盖区之间有重叠,一般能提高到G=倍左右)。为此,CDMA数字蜂窝移动通信系统的计算公式变为式中G是扇形分区系数(G=)。3.邻近蜂窝小区的干扰对系统容量的影响 根据码分多址蜂窝移动通信系统的特点,在CDMA蜂窝移动通信系统中,所有用户共享同一个无线频道,即若干个小区内的基站和移动台都工作在相同的频率上。因此,任一小区的移动台都会受到相邻小区基站的干扰,任一小区的基站也都会受到相邻小区移动台的干扰。这些干扰的存在必然会影响系统的容量。其中任一小区的移动台对 相邻小区基站(反向信道)的总干扰量和任一小区的基站对相邻小区移动台(正向信道)的总干扰量是不同的,对系统容量的影响也有所差别,下面分别加以简要说明。(1)正向信道(由基站到移动台) 在一个蜂窝小区内,基站不断地向所有通信中的移动台发送信号,移动台在接收它自己所需的信号同时,也接收到基站发给所有其他移动台的信号,而这些信号对它所需的信号将形成干扰。当系统采用正向功率 控制技术时,由于路径传播损耗的原因,位于靠近基站的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离远的移动台要大,但受到相邻小区基站的干扰较小;位于小区边缘的移动台,受到本小区基站所发射的信号干扰比距离近的移动台要小,但受到相邻小区基站的干扰较大。移动台最不利的位置是处于3个小区交界的地方,如下图中的X点。 假设各小区中同时通信的用户数都是N,即各小区的基站同时向N个用户发送信号, 当移动用户从一个小区(或扇区)移动到另一个小区(或扇区)时,移动用户从一个基站的管辖范围移动到另一个基站的管辖范围,通信网的控制系统为了不中断通信就要做一系列的调整,包括位置更新、转换通信链路等,这个过程就叫越区切换。 越区切换实现了小区(或扇区)间和频道间的信道转换,保证了一个正在处理或进行中的呼叫的不中断运行。切换是由于无线转播、业务分配、操作和维护激活、设备故障等原因而产生的。例如:(1)移动台移动至小区的边界,信号强度低到一定程度;(2)移动台在小区中进入信号强度缝隙中(阴影区),信号恶化到一定程度;(3)移动交换中心发现一些小区太拥挤,而另一些小区很闲时,可命令拥挤的小区的一些移动台提前切换,以调整各小区的负荷量等等。对越区切换的基本要求是:(1)高的切换成功率;(2)减少系统中不必要的切换;(3)使用优化的越区切换算法来控制各小区的业务量;(4)切换速度快,切换经历的时间短;(5)对话音质量的影响小等。 在CDMA系统中的越区切换有两类,即硬切换(Hard Handoff)和软切换(Soft Handoff)。 硬切换是指移动台在不同频道之间的切换, 这些切换需要移动台变更收发频率,即先切断原来的收发频率,再搜索、使用新的频道。 硬切换会造成通话暂短中断,切换时间较长时(大于200ms),将影响用户通话。 软切换是指移动台在相同的CDMA频道中的切换。软切换不需要移动台变更收发频率,只需要在伪随机码的相位上作一调整。CDMA系统的移动台中有多个RAKE (瑞克)接收机,可以同时接收几个基站发来的信号。当需要切换时,移动台除了与原服 务基站保持通话链路外,还与新的基站建立了通话链路。直到移动台接收到的原基站发来的信号低于一门限时才切断与原基站的通话链路。这种先通后断的软切换保证了通话不会中断。通常所说的软切换中还包含一种更软切换(Softer Handoff)。更软切换是指同一蜂窝小区内不同扇区之间的切换。在两扇区边界,基站和移动台通过分集技术可以同时在两个扇区传输信号。 在软切换过程中,由于移动台中有多个RAKE接收机,移动台开始与目标基站建立通信时,不中断与原服务基站的通信,此时移动台同时与两个基站建立了通话链路。当原服务基站的信号强度低到一门限值时,再切断与原服务基站的通信联系。由于移动台在软切换中不变更收发频率,所以软切换只能在具有相同CDMA频道的小区(或扇区)之间进行切换。 软切换是CDMA系统中特有的一个重要概念。在CDMA蜂窝移动通信系统中,具有相同CDMA频道的各小区使用同一频率,移动台在小区之间移动时不需要像频分或时分系统那样重新分配频率或时隙,这使得软切换成为可能。 在CDMA系统中,一般情况下每个移动台拥有三个以上RAKE接收机,即每个移动台中有多个解调器,这允许移动台同时与两个或多个小区保持通信。 移动台在与基站A通信时,连续监视相邻小区的导频信号强度,任何一个导频信号(如基站B)的强度超过一预定的门限时,立即报告系统。系统则命令基站B建立与移动台的通信,开始软切换。此时移动台同时接收到来自两个基站的通信信号,两路信号密切结合,彼此加强。在反向链路上,移动交换中心根据基站接收的信号强度确定哪个基站的接收信号更强,从而选择它。参考文献[1] 樊昌信，等.通信原理.北京：国防工业出版社[2] 郭梯云,邬国扬,李建东. 移动通信. 西安:西安电子科技大学出版社 [3] 啜钢 等.移动原理通信与系统[M].北京邮电大学出版社 [4] 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哥们，你有没有
探讨光纤通信传输技术优点和缺点及其在现代通信中的应用论文
在学习、工作中，大家都经常看到论文的身影吧，论文是进行各个学术领域研究和描述学术研究成果的一种说理文章。相信很多朋友都对写论文感到非常苦恼吧，下面是我为大家整理的探讨光纤通信传输技术优点和缺点及其在现代通信中的应用论文，欢迎阅读与收藏。
摘要： 随着通信技术的发展， 光纤的诞生使信号传输发生了质的转变， 当今信息时代， 通信网络的复杂程度不断提高， 为现代化通信的发展打下坚实基础。目前通信工程中最广泛的技术就是现代光纤传输技术， 大大的提升了通信传输的可靠性和传输速率。本文通过对现代光纤通信传输技术优点和缺点的分析， 探讨光纤传输技术在现代通信中的应用。
关键词：光纤通信； 传输技术； 应用；
一、光纤通信技术
1、光纤通信传输技术简述。
光纤通信传输技术是以光纤作为媒介， 具有进行长距离传输、大容量的通信、对环境污染小等优点， 光纤分为通信光纤、感用光纤两种类型， 能够对不同的情况进行整形、分频、调制光波等。在现实应用中， 光纤通信传输技术有更高的光波频率， 与普通的传输方式相比， 光纤有较高的传输质量并且损耗较小。
2、光纤通信技术的`特点。
（1） 施工成本低损耗小。随着传输技术水平的提高， 光纤传输的过程不断降低损耗， 光纤通信主要是以石英制成的绝缘体作为材料， 与其他类型的光纤相比具有成本低、损耗小等优点， 施工过程中不用安装回路和接地， 又具有较好的绝缘性， 从而使施工成本大幅降低。
（2） 容量大。相对于电缆和铜缆的传输， 光纤传输传输中损耗小并且具有更高的带宽， 通过特殊技术手段扩大光纤传输信息量， 实现远距离高效传输。
（3） 占用空间小。光纤的直径很小， 在施工过程中占据的空间越小， 就能减少施工的任务和后期的检修， 节约光纤维修的时间， 对于通信系统集成化具有非常重要的作用。
（4） 良好的保密性以及抗干扰能力。石英光纤有较好的绝缘性和抗腐蚀性， 不论是高压线释放的电磁干扰和自然活动中的电磁干扰都具较强的抵抗力， 不会干扰到信号的传输， 在军事方面运用的非常广泛。传统的电波通信容易出现电波泄露的问题， 保密性比较差， 但光纤通信技术却有较强的保密性， 更好的保护传输的内容。
二、现代光纤通信传输技术的应用
（1） 单纤双向传输技术。如今， 将现有的双纤双向改用为单纤双向技术， 更有效的节省能源， 降低光纤的消耗， 单纤双向传输技术是在不同的波段中用手法信号调制， 通过技术改进， 更适用于光纤末端设备的接入。
（2） FTTH接入技术。即光纤到户接入技术， FTTH主要采用PON无源光网络和P2P这两种通信方案进行传输， 具有全光纤、全透明的光接入网方式， 为三网融合进程的不断加快提供了有力支持。为满足消费者对通信技术的需求， 必须要有光纤到户接入技术， 虽然ADSL技术为信息通信领域中的提供良好基础， 但在未来的通信业务中的运用却越来越少， 尤其是在会议电视、网上游戏和HDTV高清数字电视等业务中。
（3） 在电力通信中的应用。未来电力通信的发展是以内部需求为主。在电网内部；
一是要降低成本；
二是要重视通信的重要性，电网外部， 一是要面对市场的变革；
二是要克服对外界的影响。据此要求， 需要电力通信相关工作人员提升专业水平、加强沟通工作， 保证电力通信的正常运行。
（4） 光交换技术。光交换技术是光纤传输技术的信息传递过程中通过光信号进行交换， 传统的通信网络是以金属线缆为物理基础， 传输信息数据的线路中是以电子信号的方式存在的， 电子信号是利用电子交换机进行交换， 目前传统的电缆通信网络已经被光纤通信技术替代， 除用户末端部分是采用光纤限号传输， 信息数据是以光信号的形式存在， 但是技术还是电信号交换技术， 由于光开关技术不成熟， 只通将光信号转换为电子信号再变成光信号传输， 这种方式效率低、技术成本高， 因此， 大容量光开关器件的研发对光交换技术的实现提供了支持， 但是由于大容量光交换技术在小颗粒、低速度信号交换中的技术还不成熟， 也可以在小颗粒的信号交换中采用电子交换技术。
三、光纤通信技术的发展趋势
（1） 光网络智能化。我国的光纤通信方式主要是以传输为主线， 但是随着计算机技术的快速发展， 计算机技术使网络通信技术得到了更进一步的发展。信息自动发现技术、系统保护恢复功能以及自动连接控制技术更多的运用现代光网络技术， 促进了光网络的智能化发展， 光网络的智能化也是通信领域发展的主要方向。
（2） 光器件的集成化。为了促进网络通信传输速度的发展， 光器件的集成化是实现全光网络的重要发展方向， 传统的ADSL宽带接入无法满足时下信息传输的需求， 因此必须先完善光器件性能提高信息传输速度， 所以， 为了推动光纤传输技术的发展实现光器件的集成化是必然发展方向。
（3） 全光网络。全光网络是在信号的交换过程和网络传输的过程中以光的形式存在， 在进出网络时进行电光和光电的转换。传统的光网络系统在网络结点处使用电器件， 在节点间形成全光化， 影响光纤通信干线的总容量， 因此， 实现全光网络是一个重大课题， 为了实现纯粹的全光网络， 必须建立光转换技术和WDM技术提高网络信息传输速度和网络资源的利用率。
结语：
光纤通信传输技术已经成为现代社会信息传输的重要技术， 信息通信领域中光纤通信技术的广泛运用， 大容量、高速度、长距离成为了我们追求的主要目标。网络时代的到来， 我们必须尽快了解光纤通信传输技术的现状及优缺点， 促进光纤通信传输技术的发展。
近年来，国外研究表明，采用碳纤维作为基体材料的表面粗糙度存在较大的变化。研究发现，当表面加工技术改善时，表面的粗糙度、光洁度和尺寸精度都会有所提高。
全球碳纤维分领域需求上升
碳纤维复合材料具有质量轻，强度高的特性，活跃在各种各样的用途上。包括用于追求轻且易用的高性能体育用品、追求在宇宙飞行用的轻量且高性能材料的航空航天飞行器，以及压力容器、汽车、风车、船舶、土木建筑等各种各样的一般产业用途。根据赛奥碳纤维技术统计，2018年全球碳纤维运用细分领域中风电叶片叶片和航天国防领域最多，分别达到22000吨、21000吨。而增长最为显著的是汽车零部件领域，2013-2018年需求复合增长率达到33%。
从全球市场看，2018年全球市场碳纤维需求为万吨，预计在2020年全球需求将达到万吨。
就需求结构而言，碳纤维材料总量一半以上应用在工业领域，风电叶片领域应用占比24%，航空航天领域应用占比23%，体育休闲领域占比15%，汽车工业领域占比12%，四者总计占比74%。其中，体育休闲用品所消耗的碳纤维呈逐年下降之势。
从产能的角度来看，全球碳纤维市场基本被日本和美国企业垄断。2018年世界碳纤维产能为万吨。从地区来看，美国生产万吨占24%，日本生产万吨，占比19%，中国生产碳纤维万吨，占比19%。
但是从企业来看，日本企业在全球小束丝碳纤维市场份额占到约58%，其中日本东丽占比27%、日本东邦占比18%、日本三菱占比13%;全球大束丝碳纤维市场集中度更高，基本被日本Zoltek和德国SGL两家控制(注：Zoltek2013年被东丽收购)，Zoltek全球占比49%，德国SGL全球占33%。
中国碳纤维处于产能扩张阶段
从整体供需状况上看，目前世界上碳纤维的主要消费地区仍然集中在美国、欧洲和日本。根据赛奥碳纤维技术统计，中国碳纤维需求量一直维持稳步上升趋势，2018年国内碳纤维市场需求为万吨，同比增长32%，预计未来年复合增长率为12%，在2020年国内市场需求将达到万吨。
目前国内T300级碳纤维性能达到国际水平，主要运用于航空航天及体育休闲等领域;T700级碳纤维已建成千万吨级生产线，低成本干喷湿纺T700级碳纤维已经实现规模化生产;中国首条千吨级T800原丝生产线由中复神鹰生产线2016年投产;但T800级以上的碳纤维国内企业还处于小规模试验，技术相对东丽还是存在较大差距。中国在T800级别以上的碳纤维生产中都还是处于小批量试验生产阶段，而国外的东丽公司已经实现了比较成熟的高模产品。中国碳纤维公司产能前三名是：中复神鹰、江苏恒神以及精密集团。
——以上数据来源于前瞻产业研究院《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》。
高性能纤维性能分析【摘要】分析了碳纤维、超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑 (POB)纤维和 M5 纤维等高性能纤维的重要特性以及它们的应用状况。 【关键词】高性能纤维;先进复合材料;分子结构;重要特性;应用 [中图分类号]TS102，528 [文献标识码]A [文章编号]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纤维 (High-Performance Fibers)是从 20 世纪 60 年代开始研发并推广的纤维材 料， 它的出现使传统纺织工业产生了巨大变革。 所谓高性能纤维是指有高的拉伸强度和压缩 3 强度、耐磨擦、高的耐破坏力、低比重(g/m )等优良物性的纤维材料，它是近年来纤维高分 子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。 高性能纤维可用于防弹服、 蹦床布等特种织物的加 工及纤维复合材料中的加固材料，其发展涉及许多不同的领域。本文分析和比较了碳纤维、 超高强聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维、M5 纤维等高性能 纤维的特性以及它们的应用状况。 1 高性能纤维 1·1 高性能纤维分类 无机纤维:碳纤维、硼纤维、陶瓷纤维等。 有机纤维:超高强聚乙烯纤维(HPPE)、芳香族聚酰胺纤维、聚对苯撑苯并双恶唑(PBO) 纤维、M5 纤维等。 1·2 碳纤维 碳纤维的生产始于 20 世纪 60 年代末 70 年代初， 由有机纤维如腈纶(PAN)纤维、 粘胶纤 维或沥青纤维经预氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纤维的石墨六方晶体结构决定了其强度 大、模量高等优良性能，如日本东丽公司生产的 T-400 碳纤维，拉伸强度可达 ，断 裂伸长率为 。碳纤维不燃烧，化学性能稳定，不受酸、盐等溶媒侵蚀。 1·3 超高强聚乙烯纤维 高强高模聚乙烯在 20 世纪 70 年代出现， 具有超高分子量， 高取向度， 且分子间距很近， 3 使纤维具备高强高模的特征， 其密度具有 ， 是唯--能浮在水面上的高强高模纤维。 除此之外，其他机械性能亦比较突出，如良好的韧性和耐疲劳性能，耐高速冲击性等。 1·4 芳香族聚酰胺纤维 20 世纪 70 年代，人们开始从事液晶态纺丝技术的研究，用于纺制高性能纤维，与普通 纺丝的分子结构截然不同，液晶态纺丝时形成的分子链只有刚棒状高取向的有序结构。 图 1 液态高聚物分子的构型示意图 (a)为典型普通大分子，为无规则线团;(b)为刚性大分子， 在没有良好侧向作用和导向情况下的状态;(c)为无规的棒状 液晶;(d)为向列型液晶 芳香族聚酰胺是最为人所熟知的，通过液晶纺丝纺制的高性能纤维，如 Kevlar(聚对苯 二甲酰对苯二胺纤维)、 Twaron(聚对苯二甲酰间苯二胺纤维)、 Technora(聚对苯二甲酰对苯 二胺纤维)等，如图 3 所示，为芳香族聚酰胺高结晶和高取向分子结构。这类纤维性能比较 均衡，具有高强伸性能， 高韧性、耐腐蚀、耐冲击、较好的热稳定性，不导电，除了强酸和强碱外，具有较强的抗化 学性能。 图 3 芳香族聚酰胺晶体结构图 聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维 1998 年国际产业纤维展览会上，日本东洋纺展出了商品名为 Zylon 的 PBO 纤维，其化 学名为聚对苯撑苯并双恶唑，化学结构为: 1·5 PBO 纤维采用液晶纺丝法纺丝，由苯环和苯杂环组成的刚棒状分子结构以及分子链的高 取向度， 决定了它的优良性能。 PBO 初纺普通丝(AS 丝-标准型)就具有 以上的强度 和 以上弹性模量， 经热处理后可得到强度不变、 模量达 的高模量丝 (HM 丝-高模量型)。PBO 作为一种新型高性能纤维，具有高强度、高模量、耐热性、阻燃性 4 大特点，其强度与模量相当于 Kevlar (凯夫拉)的 2 倍，限氧指数(L01)为 68，热分解温 度高达 650℃，在有机纤维中为最高，被认为是目前具有最高耐热性能的有机材料之一。 表 1 PBO 纤维的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 抗拉强度(GPa) 拉伸模量(GPa) 180 280 断裂延伸率(%) 热分解温度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纤维与其他纤维的主要性能比较 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航级碳纤维 密度(g/cm ) 纤维直径(?m) 抗拉强度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 断裂延伸率(%) 3 24 280 12 115 6 230 热分解温度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纤维 PBO 纤维推出的几年后，阿克卓·诺贝尔(Akzo Nobel)公司开发了一种新型液晶芳族杂 环聚合物:聚[2,5-二烃基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑]，简称 "M5"或 PlPD，化学结构为: M5 纤维的结构与 PBO 分子相似——刚棒结构。 M5 分子链的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基团，容易形成强的氢键。如图 4 所示，与芳香族聚酰胺晶体结构不同，M5 在分子内与分 子间都有氢键存在，形成了氢键结合网络。 图 4 为 M5 纤维沿分子链轴方向的晶体结构，虚线为氢键。 图 4 M5 晶体结构 比较图 3 与图 4 可以清楚地看出，M5 大分子所形成的双向氢键结合的网络，类似一个 蜂窝。这种结构加固了分子链间的横向作用，使 M5 纤维具有良好的压缩与剪切特性，压缩 和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最。 2 高性能纤维特性分析比较 碳纤维石墨层面上碳-碳共价交键的存在，使作用于碳纤维上的应力，从一个石墨层转 移到相邻层面， 这些共价交键保证了碳纤维具有高的拉伸模量和压缩强度。 但这些共价键为 纯弹性键，一旦被打破，不可复原，即不显示任何屈服行为。所以碳纤维受力时，应力-应 变曲线是线性关系，纤维断裂是突然发生的。 有机纤维的性能取决于分子结构、分子链内键及分子链间结合键。如前所述，超高强聚 乙烯纤维、PBO 纤维都具有优良的性能，但由于超高强聚乙烯纤维大分子链间的结合键为弱 的范德华键，使其纤维易产生蠕变，压缩强力较低，另外超高强聚乙烯纤维耐热性和表面粘 合性有限，因而不适合用作加固纤维。而 PBO 纤维也因大分子链间没有形成氢键结合、作用 力较弱，使得其压缩和扭曲性能较低，加之纤维表面惰性强，与树脂的结合能力较差，在复 合材料成型过程中，有明显的界面层，从而影响也限制了 PBO 的应用。 芳香族聚酰胺纤维高结晶度、高取向度的分子结构，使其具有高强伸性能，也是由于大 分子链间弱的作用力 (范德华键)，造成大分子链间剪切模量及压缩强度低。芳香族聚酰胺 纤维由氢键结合成的薄片状结构在受压缩载荷作用时易塑性变形， 薄片相对容易断开， 在严 重过载时会出现原纤化，最终导致压缩失效。 分子链间结合键以 M5 比较理想， M5 大分子间和大分子内的 N-H-O 和 O-H-N 的双向氢 在 键结构，是其具有高抗压性能的原因所在，热处理后的 M5 纤维，拉伸模量可达 360GPa，拉 伸强度超过 4GPa，剪切模量和抗压强度可达 7GPa 和 。此外 M5 而大分子链上含有羟 基，使它与树脂基体的粘结性能优良，采用 M5 纤维加工复合材料产品时，无需添加任何特 殊的粘合促进剂，且具有优良的耐冲击和耐破坏性。有资料显示，以 M5 为加固纤维的复合 材料，在压缩过载的情况下，测试样品仍能继续承受显著的(压缩)载荷，与之相比，碳纤复 合材料会粉碎，而芳香族聚酰胺复合材料则会被挤成纤丝状薄片(原纤化)。如图 5、图 6 分 别为一个碳纤维和一个 MS 纤维复合材料的失效测试条，显示了脆性与韧性失效之间的明显 差异。此外，M5 纤维的刚棒结构又决定了它有高的耐热性和高的热稳定性，空气中热分解 温度达到了 530℃，超过了芳香族聚酰胺纤维，与 PBO 接近，极限氧指数（LOI）为 59，在 阻燃性方面也优于芳纶。 图 5 碳纤维复合材料测试条的失败 图 6 M5 纤维料测试条的失败 表 1 为几种高性能纤维力学及物理特性。 表 1 高性能纤维的力学和物理特性 特性 高 强 度 超高强聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纤 碳纤维 乙烯纤维 聚酰胺纤维 PBO 纤维 维（实验值） 抗拉强度(GPa) 伸长率(%) 拉伸模量(GPa) 压缩强度(GPa) 压缩应变(%) 密度(克/cm ) 标准回潮率(%) 限氧指数（LOI） 3 230 一 一 一 一 一 115 29 280 68 330 59 空气中热老化起 800 150 450 550 530 始温度(℃) 从表 1 看，M5 纤维的各种性能指标都接近或超过其它高性能纤维，为综合性能优良的 高性能纤维。 3 应用与前景 目前超高强聚乙烯纤维的应用主要是加工防弹用特种织物、防弹板、渔业用绳网、极低 温绝缘材料、混凝土补强加固用试验片材、光缆补强材料、降落伞绳带、汽车保险杠等。芳 香族聚酰胺纤维常见的品种 Kevlar、Twaron、Technora 纤维等，主要应用有作为复合材料 的增强体、渔业工业等用绳网、防弹服、防弹板、头盔、混凝土补强材料等。碳纤维的优良 特性使其广泛用于航空、航天、军工、体育休闲等结构材料，应用于宇宙机械、电波望远镜 和各种成型品，还有直升飞机的叶片、飞机刹车片和绝热材料、密封填料和滤材、电磁波屏 蔽材料、防静电材料、医学材料等。PBO 纤维从问世以来就受到人们的关注，其应用主要有 防冲击方面的加固补强材料、复合材料中的加固材料，用于防护的防弹服、防弹头盔、消防 服、高性能及耐高温传动带、轮胎帘子线、光纤电缆承载部分、架桥用缆绳、耐热垫材等。 与各种高性能纤维相比，M5 纤维的综合性能更优越，这使得它的应用领域更广泛。尤 其是 M5 纤维的抗冲击力和耐破坏性，使它在制造经济、高效的结构材料方面有广阔的应用 前景，如应用于航空航天等高科技领域，在高性能纤维增强复合材料中 M5 也具有很强的竞 争力。当前 M5 纤维的研究比较活跃，随着研究的深人，其性能和应用将得到不断的提高和 拓展。 高性能纤维的不断创新是高性能产业用纺织品及复合材料用纤维领域的重要进步， 随着 世界高新技术、纤维合成与纺丝工艺的发展，以及军事、航空航天、海洋开发、产业应用的 迫切需要，高性能纤维的开发与应用前景将更为广阔。新型高性能纤维M5的研究与应用摘要:本文介绍了一种新型液晶芳族杂环聚合物,聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5).简述了M5纤维的制作方法,M5纤维特殊的分子结构特征,并通过与其它高性能纤维的比较,阐述了M5纤维优良的性能,特别是其良好的压缩与剪切特性.除此之外,M5纤维的高极性还使其更容易与各种树脂基体粘接,这使M5纤维的综合机械性能比目前其它高性能纤维都好.文中还展望了M5纤维的应用前景.前言近年来,随着对有机高性能纤维的不断深入研究,在刚性高性能纤维领域已经取得了很大的进展.但大多数高性能纤维,因分子间结合力的薄弱而导致某些力学性能上的不足,如PBO纤维大分子链间较弱的结合力,使其压缩和扭曲性能较差.纤维材料的压缩性能,主要取决于纤维大分子之间的相互作用程度[1,2].通常纤维扭转模量可作维表征大分子之间相互作用程度的一个量度.因此,如何增强大分子链之间的相互作用,已成为进一步强化刚性聚合物纤维力学性能的一个重要问题.作为Akzo-Nobel实验室的研究成果,一种新型的高性能纤维,即著称的M5已经被研究出来.聚合物是聚(2,5-二羟基-1,4-苯撑吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纤维(简称M5)[3].由于M5纤维沿纤维径向即大分子之间存在特殊的氢键网络结构,所以M5纤维不仅具有类似PBO纤维的优异抗张性能,而且还显示出优于PBO纤维的抗压缩性能.1高性能纤维 单体的选择及M5的合成[4]在M5聚合物的制备过程中,其关键步骤是单体2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成.TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)经硝化还原后制成,反应方程式如下所示:在M5的合成过程中,TAP需经盐酸化处理并以盐酸盐形式参与聚合反应.若TAP直接以磷酸盐的形式参与反应,不但可以避免盐酸腐蚀作用,还可以加快聚合反应速度,但却易发生氧化作用.另一单体2,5-二羟基对苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制备M5聚合物的重要环节,可由2,5-二羟基对苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反应方程式如下所示:M5纤维的聚合过程与聚对苯撑苯并二恶唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可将TAP和DHTA两种单体按一定的等当比同时加入到聚合介质多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脱除HCI后逐渐升温至180℃,反应24h,得到M5聚合物,反应方程式如下所示:2 M5的分子结构特征及聚合物的聚集态结构 M5的分子结构特征M5纤维在分子链的方向上存在着大量的-OH和-NH基团,容易在分子间和分子内形成强烈的氢键.因此,其压缩和扭曲性能为目前所有聚合物纤维之最.M5纤维的刚棒状分子结构特点决定了M5纤维具有较高的耐热性.由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.图1热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图[5].图2热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图[5].图1和图2都显示了热处理后PIPD纤维的微观二维结构,即在大分子间和大分子内分别形成了N-H-O和O-H-N的氢键结构,这种双向氢键的网络结构正是M5纤维具有高抗压缩性能的原因在.图1 热处理后PIPD-HT单斜晶胞的双向氢键网络晶体结构示意图图2 热处理后PIPD单斜晶胞沿C轴的分子结构示意图 M5的聚集态结构图3 PIPD-AS沿C轴方向的分子结构示意图如图3所示,为含有21%左右水分子的PIPD-AS纤维的结晶结构.由于PIPD-AS纤维中存在着大量的水,因而使得PIPD-AS纤维有很大的质量热容,而且具有良好的耐燃性能.表2和表3所列出的实验结果也证实了这一结论[16,19].如图4所示,为不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图[16].从图4可以看出,PIPD-AS纤维在热处理过程中晶体中的水分被脱出,变成无水聚合物晶体,从而在垂直于纤维方向的平面内形成二维氢键网状结构.有实验表明,经过热处理后PIPD纤维的结晶度和取向度都有很大的提高.图4 不同热处理温度的PIPD-AS纤维WAXD图Klop EA等[22]通过PIPD晶体结构的X射线衍射实验研究发现,因PIPD试样的处理温度不同,在PIPD的分子内部可出现不同形式的结晶结构—单斜结晶晶胞和三斜结晶晶胞(如图5和图6所示).单斜和三斜的晶胞参数分别为:单斜结晶: a= ,b= ,c= ,=90°,=107°,=90°三斜结晶:a= ,b= ,c= ,=84,=110°,=107°Takahashi等[20,21]采用中子方法测得的PIPD-HT晶胞参数为:a= ,b= ,c= ,=84°,=°,空间结构为P21/,单斜晶胞区别于三斜晶胞的不同之处在于,三斜晶胞的氢键网络结构仅仅是靠沿对角线平面的大分子连接的,而单斜晶胞可在垂直于纤维方向的平面内形成了二维氢键网络结构,显然这种二维氢键网络结构,使得M5具有其它高性能纤维所无法比拟的高剪切强度,剪切模量和压缩强度.图5 PIPD单斜晶胞在ab面和ac面上的投影 图6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影3 M5纤维的纺丝工艺[9,16] M5纤维的成形M5纤维的纺丝是将质量分数为18~20%左右的PIPD/PPA纺丝浆液(聚合物的MW为×104~×105)进行干喷湿纺,空气层的高度为5-15cm,纺丝温度为180℃,以水或多聚磷酸水溶液为凝固剂,可制成PIPD的初生纤维.其中,实验用喷丝孔直径范围为65-200 m,喷头拉伸比取决于喷丝空的直径,可达70倍,所得纤维直径为8-14 m.所得M5的初生纤维需在热水中进行水洗,以除去附着在纤维表面的溶剂PPA,并进行干燥.图7 M5纤维的热处理示意图 M5纤维的热处理为了进一步提高初生纤维取向度和模量,对初生纤维在一定的预张力下进行热处理,如图7所示.在这一过程中,M5纤维取向度将伴随着由其分子结构的改变引起的剪切模量的增加而增大.对M5初生纤维进行热处理能够改善纤维的微观结构,从而提高纤维的综合性能.M5初生纤维再进一步用热水洗涤除去残留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮气环境下于400℃以上进行大约20s的定张力热处理,最终可得到高强度,高模量的M5纤维.在此需要特别指出的是,如果热处理温度过低或处理时间过短,则PIPD-AS和PIPD-HT的转变是可逆的.因此,热处理温度与热处理时间对M5纤维的模量影响很大.4 M5纤维的性能 力学性能图8 PIPD-AS和PIPD-HT纤维的应力-应变曲线图如图8所示,热处理后的PIPD纤维同PIPD的初生纤维相比较,二者的力学性能截然不同,PIPD-AS纤维存在屈服,而PIPD-HT纤维不存在这种现象.Lammwers M[18]等研究发现,经过200℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的提高到,而经过400℃热处理的初生纤维压缩强度由原来的提高到.显然对于PIPD的初生纤维来讲,并非热处理温度越高越好.通过用偏光显微镜观察发现:在400℃热处理的纤维中存在裂纹,这可能是导致压缩强度下降的原因,因此,热处理温度不宜太高.表1[9-14]给出了几种高性能纤维的力学性能和其它性能的对比数据,其中的力学性能包括拉伸强度,断裂伸长,模量以及抗压缩强度等.与其它3种纤维相比,M5的抗断裂强度稍低于PBO,远远高于芳纶(PPTA)和碳纤维,其断后延伸率为;与其它高性能纤维相比,M5纤维的模量是最高的,达到了350GPa;M5的压缩强度低于碳纤维,但却远远高于Twaron-HM纤维和PBO纤维,这归因于M5的二维分子结构[17].表1 M5纤维与其它高性能纤维的比较纤维拉伸强独/Gpa断裂伸长/%初始模量/ Gpa压缩强度/ Gpa压缩应变/ %密度/()回潮率/%纤维空气中的热稳定性/℃LOI/%电导性抗冲击性抗破坏性编制性能耐紫外性Twaron-HM45029-++++-C-HS800N/A++------++PBO55068-++N/A+/---M5530>50-+++++++M5纤维特殊的分子结构,使其除具有高强和高模外,还具有良好的压缩与剪切特性,剪切模量和压缩强度分别可达7GPa和,优于PBO纤维和芳香族聚酰胺纤维,在目前所有聚合物纤维中最高.图9 M5纤维的轴向压缩SEM图一般来讲,当高性能纤维受到来自外界的轴向压缩力时,其纤维内部的分子链取向会因轴向压缩力的存在而发生改变,即沿着纤维轴向出现变形带结构.而对M5纤维来讲只有当这种轴向压缩力很大时才会出现这种结构[11].如图9所示,当M5纤维受到外界的轴向压缩力时,压缩变形后的M5纤维中也会出现一条变形带结构,但与其它高性能纤维(如PBO)相比较,M5纤维的变形程度要小很多. 阻燃性能表2 PIPD-AS和PIPD-HT纤维耐燃性能的重要参数[5]试样PHRR①(kWm-2)TTI②(s)SEA③FPI④(sm2kW-1)残留量(%)注:①热量释放最大速率(PHRR);②引燃时间(TTI);③比消光面积(SEA);④耐燃性能指数(FPI)表2所列数据是热量计热流为75kW/m2时测得的,也就是在试样表面温度为890℃左右时测得的值.纤维试样放在一块1cm2的线网上.试样原始重量在之间.从表2可以看出,PIPD-AS纤维热量释放最大速率(PHRR)为,也就是说单位时间内PIPD-AS释放出最小的热量,与其它高聚物相比是一种较好的阻燃剂用材料.PIPD-AS纤维的点燃时间最长为77s,远高于Nomex纤维.SEA是用来衡量单位物质燃烧时产生的烟雾量,PIPD-AS纤维达到了224m3/kg,而Nomex纤维为38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纤维的SEA值远低于Nomex纤维,说明PIPD-AS纤维燃烧时产生的烟雾量要远少于Nomex纤维.同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纤维的耐燃性能指数(FPI)最高为.从表2中各项耐燃性能参数可以看出PIPD纤维在耐燃性方面,要好于其它高性能纤维,即PIPD纤维在耐燃性方面将具有较好多应用前景.M5纤维的刚棒状分子结构决定了它具有较高的耐热性和热稳定性.从表2中可以看出,PIPD-HT纤维具有与聚对苯亚基苯并双嗯哇(PBO)纤维相似的FPI值,但它在燃烧过程中更不容易产生烟.M5在空气中的热分解温度为530℃,超过了芳香族聚酰胺纤维,与PBO纤维接近.M5纤维的极限氧指数(LOI)值超过50,不熔融,不燃烧,具有良好的耐热性和稳定性[7]. 界面粘合性能与PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纤维相比,由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.采用M5纤维加工复合材料产品时,无需添加任何特殊的粘合促进剂.M5纤维在与各种环氧树脂,不饱和聚酯和乙烯基树脂复合成形过程中,不会出现界面层,且具有优良的耐冲击和耐破坏性[6,8]. 热力学性能图10 四种不同含水量M5纤维的DSC扫描图图10为[19]等用SetaramC80D热量计测得的四种不同含水量M5纤维的DSC谱图.研究发现将1g试样材料放在一个开放的测试槽内,以℃/min的速度,在30℃-200℃范围内得到一张扫描图,如图5所示.从DSC谱图可以看出,四种不同含水量M5纤维的吸热峰面积及位置与开放测试槽内水分的蒸发有关.从表3可以看出,含有结晶水的M5初生纤维的热吸收值与不含结晶水的M5纤维的热吸收值之间存在着较大的差别,而PIPD初生纤维和PIPD HT试样的热吸收值之间几乎没有什么差别.通过以上研究发现完全干燥的PIPD初生纤维的晶体结构与PIPD-HT试样结构类似.表3 不同含水量的PIPD纤维的热吸收值试样热吸收值(J/g)PIPD初生纤维(含水量20%)637PIPD初生纤维(干燥)163PIPD HT(含水量7%)378PIPD HT(干燥)1855 应用及展望作为一种先进复合材料的增强材料,M5纤维具有许多其它有机高性能纤维不具备的特性,这使得M5纤维在许多尖端科研领域具有更加广阔的应用前景;M5纤维可用于航空航天等高科技领域;用于国防领域如制造防弹材料;用于制造运动器材如网球拍,赛艇等.M5纤维特殊的分子结构决定了其具有许多高性能纤维所无法比拟的优良的力学性能和粘合性能,使它在高性能纤维增强复合材料领域中具有很强的竞争力.与碳纤维相比,M5纤维不仅具有与其相似的力学性能,而且M5纤维还具有碳纤维所不具有的高电阻特性,这使得M5纤维可在碳纤维不太适用的领域发挥作用,如电子行业.由于M5大分子链上含有羟基,M5纤维的高极性使其能更容易与各种树脂基体粘接.正是由于M5纤维具有许多其他高性能纤维所无法比拟的性能和更加广阔的应用前景,这使得众多的科研工作者都积极地致力于M5纤维的研究.相信在不久的将来,随着对M5纤维研究的进一步深入,作为新一代的有机高性能纤维—M5纤维必将得更加广泛的应用.
[1]余波.碳纤维生产发展及市场前景.上海化工.2007,9(32):46～49[2]Chanrles spectroscopy studies of the petroleum pitch carbon fiber—I. The raw materials, the stabilization, and carbonization processes[J].carbon,(3),451-459.[3]王太炎,碳纤维工业发展态势与我国沥青基碳纤维现状[J].燃料与化工,1999,30（6）:259-305.[4]张宝宏，沈左松，井厚良，碳纤维作为铅酸蓄电池正极添加剂，电源技术2004（1），29-31
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碳纤维及石墨纤维的发展简史 研发碳纤维的先驱者——斯旺和爱迪生 聚丙烯腈基碳纤维发明者——进藤昭男 从东丽公司碳纤维发展历程看原丝的重要性 我国研制PAN基碳纤维的历程 当前世界PAN基碳纤维的主要生产厂家及产品性能 小丝束PAN基碳纤维 大丝束碳纤维 碳纤维的发展趋势 应用领域参考文献 聚丙烯腈的晶态及其多重结构 聚丙烯腈的晶胞及构象 聚丙烯腈的球晶及其多重结构 聚丙烯腈的构型 聚合 均相溶液自由基聚合原理 分子量调节剂 共聚单体及其竞聚率 聚合方法 氨化 混批和混合 脱单、脱泡 纺丝 凝固成纤过程中的相分离 凝固过程中的双扩散 湿法纺丝 干喷湿纺 喷丝板 牵伸与取向 干燥致密化 松弛热定型 陶瓷导丝及其导辊 0纺丝用的定位沟槽辊 分析测试及表征（聚合?纺丝?原丝） 用核磁共振测定聚合物的组成及其立构规整度 用红外光谱法测定共聚物的组成 特性黏度[η]的测定方法及其与重均分子量（Mw）的关系 用渗透压法测定聚合物的数均分子量（Mn）及其分子量分布 用凝胶渗透色谱（GPC）测定分子量及其分子量分布 转化率的测定方法 临界浓度的测定方法 纺丝液与凝固液之间润湿性的测定方法 纺丝液黏度斑（黏度CV值）的测定方法 用TEM观察原纤（fibril）直径——细晶化的源头 凝固丝条拉伸模量及凝固丝条纤度的测定方法 用压汞法测定凝固丝条的孔隙率及其平均孔径 用DSC法测定凝固丝条的孔径尺寸 密度法测定原丝的孔隙率 用小角X射线散射测定凝固丝条中的微孔数目 相分离与膨润度及其测定方法 水洗后丝条中残留溶剂量的测定方法 用二次离子质谱仪测定原丝中硼（B）的径向分布 用WAXD测定PAN原丝的结晶取向度 PAN原丝的结晶度和微晶尺寸的测定方法 用密度法计算非晶区的密度 用X射线衍射仪（粉末法）测定PAN原丝的晶间距 用红外二色法测定氰基的总取向 用染料二色法测定PAN原丝非晶区的取向度 声速法测定纤维的总取向 玻璃化温度及其测定方法 纤维密度与相对密度的测定方法 PAN原丝的致密性测定方法 失透度及测试方法 纤度及其CV值的测定方法 沸水收缩率的测定 纤维含水量的测定 单丝直径及其CV值的测定 单丝形貌 纤维的光泽度及其测定方法 用扫描电镜测定湿纺PAN原丝的表面粗糙系数 评价PAN原丝的最大牵伸率装置参考文献 预氧化过程中的变化 物理变化 化学反应 结构转化 预氧化机理 结构转化与颜色变化 预氧化过程中的主要反应 预氧化过程中的物性变化 牵伸与收缩 温度和温度梯度 纤维强度的下降 密度的变化 预氧化过程中的质量控制指标之一（氧的径向分布与均质预氧丝） 预氧化设备及其工艺参数 概述 预氧化炉 头尾衔接技术 预氧丝的质量检测及其相关的测定方法 预氧丝中含氧量的测定方法 预氧丝含湿量（含水量）的测定方法 预氧丝相对密度和密度的测定方法 用XRD测定芳构化指数 用红外光谱测定相对环化度 用红外分光法测定预氧丝中残留氰基 用DSC测定环化度（芳构化指数） 皮芯结构的测定方法 甲酸溶解度 用二次离子质谱仪测定纤维中O、Si、B的径向分布 极限氧指数的测定方法 失控氧化温度的测定方法 火焰收缩保持率的测定方法 预氧化炉内水分的测定方法参考文献 固相碳化机理 聚丙烯腈碳化机理 固相碳化的主要反应 孔隙产生规律及其对碳纤维性能的影响 孔隙的变化规律及其对碳纤维拉伸强度的影响 密度与孔隙率 孔隙尺寸和形状对碳纤维拉伸强度的影响 碳化过程中结构演变 皮芯结构 结构参数的变化 低温碳化工艺与设备 碳化概述 低温碳化设备 非接式迷宫密封装置 焦油的产生及其排除方法 废气处理 密封氮气与载气氮气 牵伸机组及槽辊 高温碳化炉 高温碳化炉的发热体 设计高温碳化炉的其他几个技术要素 高温碳化炉的种类 牵伸 定位槽辊 碳纤维的测定方法 超声波脉冲法在线测定碳纤维的模量 用荧光X射线法测定碳纤维的硅含量 用激光拉曼光谱测定碳纤维结晶性的径向分布 用电子自旋共振（ESR）研究碳纤维的结构特征 用电子能量损失谱测定氮的径向分布 在线测定丝束宽度的方法与装置 高温碳化炉的内压测定方法参考文献 石墨化机理 固相石墨化 石墨微晶的形状因子 石墨化敏感温度 层间距d002与HTT的关系及其（002）晶格图像 用HRSEM观察石墨纤维的结构形貌 催化石墨化 催化石墨化及其效果 硼及其催化石墨化 硼的引入途径 石墨化炉及种类 塔姆式电阻炉 感应石墨化炉 射频石墨化炉 等离子体石墨化炉 光能石墨化炉 石墨化度及其评价方法 石墨化度 磁阻 石墨纤维的皮芯结构参考文献 界面传递效率 润湿与接触角 表面处理与表面能 复合材料的界面 界面层的生成原理 机械嵌合（锚定效应） 化学键合 碳纤维的表面处理方法之一——阳极氧化法 阳极电解氧化法原理 连续直接通电式阳极氧化装置 脉冲通电的阳极氧化装置 非接触式通电的阳极电解氧化装置 阳极氧化的主要工艺参数 臭氧表面处理法 臭氧及其主要性质 臭氧表面处理方法 表面处理效果的评价方法 层间剪切强度的测试方法 界面剪切强度的测试方法参考文献 上浆剂 上浆剂及其界面性能 上浆剂的作用及要求 上浆剂的组成 碳纤维的上浆主剂——双酚A环氧树脂 双酚A环氧树脂的改性 上浆辅剂 乳液型上浆剂的配制方法——转相法 碳纤维的上浆方法 上浆装置的扩幅机构 具有空气流动场的上浆装置 具有吹气狭缝的上浆装置 具有循环系统的上浆装置 几种上浆剂的配制 组合型功能上浆剂 乳化型上浆剂 纳米改性型上浆剂 油溶性上浆剂 增韧改性的上浆剂 上浆的性能指标及其评价方法 开纤性评价装置 乳液型上浆剂的粒径测定方法 上浆剂的时效稳定性的测定方法 上浆量的测定方法 毛丝数的测定方法 摩擦系数的测定方法 浸润性的评价方法 悬垂值D及其测定方法 含水率与平衡含水率 0用Wilhelmy吊片法测定上浆性能参考文献 碳的丰度及性质 碳原子的杂化轨道及成键原理 SP3杂化 SP2杂化 SP杂化 碳的结晶结构 金刚石 石墨 卡宾 碳的相图和碳的升华 碳的相图 碳的升华 碳的多种形态结构 碳纤维的结构 碳纤维的皮芯结构 碳纤维的孔结构 碳纤维的结构模型 测试方法 用XRD测定碳纤维的结构参数 用电子显微镜研究碳纤维的结构 用XRD测定取向度 用ESR研究碳纤维的微细结构 用Raman光谱研究碳纤维结构的多相性 碳纤维和石墨纤维的形态结构与性能 缨状原纤弯曲度 碳纤维的结构参数及其性能 碳纤维结构的非均质性 高强高模型碳纤维（MJ系列）参考文献 拉伸强度与缺陷 格拉菲斯微裂纹理论 缺陷类型 碳纤维拉伸强度的分散性及其表征方法 碳纤维和石墨纤维的压缩强度 压缩强度 碳纤维复合材料的压缩强度 测定压缩强度的方法 拉伸模量 热性能 热膨胀 热导率 热容量 复合材料的热性能 热氧化 碳纤维的电性能 导电原理 碳纤维的电阻率及其影响因素 碳纤维电阻率的测定方法 磁性能 磁阻 磁化率参考文献 碳纤维增强树脂基复合材料 热固性基体树脂 成型技术 预成型中间物 热塑性基体树脂 碳/碳复合材料 碳/碳复合材料的制造 短切碳纤维制造C/C复合材料 抗氧化处理 碳纤维增强陶瓷复合材料 碳纤维增强碳化硅（CFRSiC）复合材料 碳纤维增强氮化硅复合材料 碳纤维增强金属基复合材料 两相界面层 碳纤维表面的防护方法 碳纤维增强铝基复合材料（CF/Al） 碳纤维增强铜基复合材料（CF/Cu） 碳纤维纸和碳纤维布 造纸用碳纤维的前处理 高级碳纤维纸的制造工艺 碳纤维布 碳纤维增强橡胶材料 碳纤维的选择 RFL乳液参考文献 在航天及军工领域方面的应用 航天飞机 宇宙探测器 人造卫星 火箭与导弹 舰艇方面的应用 石墨炸弹 浓缩铀与原子弹 在航空和军工领域中的应用 战斗机 直升机 无人飞机 民航客机及大飞机 制动刹车材料 隐身材料与隐身战机参考文献 在汽车工业中的应用 汽车轻量化，节能降耗 压缩气罐（瓶） 碳纤维复合材料辊筒 在新能源领域中的应用 风力发电 太阳能发电 碳纤维复合芯电缆 海洋油田方面的应用 核能方面的应用 在基础设施和土木建筑方面的应用 应用形式和性能的匹配 碳纤维复合材料绳索 电热、抗静电和耐热制品 电热制品 抗静电制品 耐热制品 文体休闲器材 碳纤维在医疗器械、生物材料和医疗器材方面的应用 医疗器械 生物材料 医疗器材 碳纤维修复水生态环境 其他方面的应用 轨道交通工具 机器人部件 笔记本电脑 宇宙望远镜的构件 盘根及密封环 音响设备和乐器参考文献