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你碳纤维的碳字写成炭，差距很大的哦
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.
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》。
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。
行业主要上市公司：吉林化纤(000420);中复神鹰(688295);光威复材(300699);精功科技(002006);中简科技(300777);吉林碳谷(83677)等。
本文核心数据：中国碳纤维产能;中国碳纤维产量;中国碳纤维需求量
行业概况
——定义
碳纤维(CF)是指含碳量大于90%的纤维材料，可以用粘胶、聚丙烯腈以及沥青等有机纤维在高温下碳化制取。高强、高模CF主要由聚丙烯腈长丝在1000℃以上高温碳化形成，它与树脂、金属、陶瓷、碳、玻璃等复合后具有模量高、强度高、重量轻、抗疲劳、耐腐蚀等特性，广泛应用于航天、航空、军工、航海、化工、电子、建筑以及体育休闲等领域，是军民两用的高技术纤维。
当前，各国大多按照习惯对碳纤维进行分类，分类方式大致有以下三种：
(1)按照原料分类：聚丙烯腈(PAN)基;沥青基(各向同性、中间相);胶黏基。
(2)按照制造条件和方法分类：碳纤维(800-1600℃);石墨纤维(2000-3000℃);氧化纤维(预氧丝200-300℃);活性碳纤维;气相生长碳纤维。
(3)按力学性能分类：通用级(GP);高性能(HP);期中包括中强型(MT)、高强型(HT)、超高强型(UHT)、中模型(IM)、高模型(HM)、超高模型(UHM)。碳纤维在应用时多是作为增强材料而利用其优良的力学性能，因此使用中更多地是按其力学性能分类，一般认为纤维的拉伸强度低于1400MPa，拉伸模量小于140GPa，则此种属于通用级碳纤维范畴。在高性能碳纤维范畴中，对中强、中模、高强、高模、超高强、超高模等并无严格的区分指标。
——产业链剖析：产业链涉及领域广泛
碳纤维的生产工艺复杂，从碳纤维纺丝、预氧化、碳化到复合材料成型再到终端的应用需要经历复合且很长的过程。碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、风电叶片、汽车、体育休闲、混配模成型、电缆芯、建筑建材、压力容器、船舶、碳碳复材、电子电器等多个领域。
行业发展历程：行业处在快速发展阶段
我国的碳纤维行业起步于20世纪60年代，几乎和日美等国家同时起步，但由于相关知识储备不足、知识产权归属等问题，发展缓慢。同时，日本、美国等国家对碳纤维核心技术形成垄断，我国碳纤维生产技术和装备水平整体落后于国外，在较长的一段时间内发展止步不前，无法满足国家重大装备等高端领域的需求。
2000年以来，国家加大对于碳纤维领域自主创新的支持力度，将碳纤维列为重点研发项目。伴随着国家政策的大力扶持，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破，产业化程度快速提升，应用领域不断扩大，地区上目前已形成以江苏、山东和吉林等地为主的碳纤维聚集地。
行业政策背景：政策加持，支持碳纤维产业的发展
国家政策作为产业发展的催化剂，近年来，国家持续发布相关政策推动碳纤维健康有序发展。从国家的政策可以看出，国家把碳纤维作为新材料进行推广和应用，持续引导国内碳纤维发展，计划形成若干家家具有国际竞争力的碳纤维大型企业集团及若干创新能力强、特色鲜明、产业链完善的碳纤维及其复合材料产业集聚区。未来随政策的支持，我国碳纤维行业相关技术将接近国际水平。
行业发展现状
——供给：中国成为全球最大产能国
我国碳纤维工业的起步可以追溯到1962年，到目前为止已发展57年，仅比世界碳纤维起步晚3年;但无论是研发成果还是制造工艺，我国同发达国家相比还存在一定差距。
2021年，中国大陆地区首次超过美国，成为全球最大产能国，产能达到万吨，占全球总产能比重超过30%。
在产量方面，2021年由于国内碳纤维产能加速扩张，同时开工率保持稳定，新装置相继投产，带动产量增长。2021年我国碳纤维产量达到万吨，同比增长。
——需求：风电叶片为最大需求领域
总体来看，早年间在全球碳纤维供应不足的情况下，美国、日本等国家对中国实行出口限制，导致中国碳纤维需求长期被抑制。近几年由于国内技术突破，刺激了对碳纤维的使用。近年来我国碳纤维需求量呈不断增长趋势，2017-2021年，我国碳纤维需求量呈不断上升趋势，2021年中国碳纤维需求量万吨，同比增长。
2021年，国内碳纤维需求量占比前三的领域依次是风电叶片、体育休闲和碳-碳复材，分别占比36%、28%、11%，其他领域的需求占比均不足10%。在海上风电叶片大尺寸的发展趋势下，预计风电叶片领域碳纤维的需求将持续增加。
行业竞争格局
——区域竞争格局：江苏省和广东省是主要碳纤维消费省份
从碳纤维市场消费金额来看，江苏省和广东省是消费大省，消费占比分别为和;其次为山东，消费占比为18%;其他省份消费占比均不超过6%。
——企业竞争格局：吉林化纤、中复神鹰为行业龙头企业
目前，我国碳纤维第一梯队企业有吉林化纤、中复神鹰，该类企业碳纤维原丝产能在万吨以上，碳纤维产能在1万吨以上;第二梯队企业有江苏恒神、光威复材，该类企业碳纤维原丝产能在1万吨以上，碳纤维产能在万吨以上;第三梯队企业有太铜铜料、兰州蓝星，该类企业碳纤维原丝以及碳纤维产能在万吨左右;第四梯队企业为行业内的其他中小制造企业。
行业发展前景及趋势预测
——市场走向良性健康发展道路
现今，碳纤维行业总体技术尚不成熟稳定，产品质量及性价比相对较低。不过，随着我国高端碳纤维技术的不断突破以及生产向规模化和稳定化发展，企业布局逐渐向高附加值的下游应用领域延伸，我国碳纤维行业将逐步实现进口替代，企业盈利能力有望逐步恢复，市场走向良性健康发展道路。
尤其是在国务院正式发布的《中国制造2025》中，对我国制造业转型升级和跨越发展作了整体部署，明确了建设制造强国的战略任务和重点，选择10大优势和战略产业作为突破点，力争到2025年达到国际领先地位或国际先进水平。
——碳纤维新产品向高稳定、高端化方向发展
前瞻产业研究院预计，碳纤维行业将出现如下发展趋势：
以上数据参考前瞻产业研究院《中国碳纤维行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》。
你碳纤维的碳字写成炭，差距很大的哦
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美国宾夕法尼亚州立大学的一个研究小组近日通过一项研究发现了一种制造碳纤维的全新方法，可显著降低成本，提高材料强度，有望在未来提升这种轻质、高强度的材料安全性，并降低 汽车 、航空航天材料的制造成本。研究小组结合计算机模拟和实验发现，在生产过程中添加少量二维材料石墨烯，既可以降低碳纤维的生产成本，又可使纤维强度增强。 过去几十年，碳纤维一直是航空制造业中的关键材料。碳纤维能得到于该应用，这基于碳原子长链材料比人的毛发更细，轻巧、坚硬且高强，这些特质保证了碳纤维可在飞行器中广泛应用，并能够保证乘客的安全。 宾州州立大学机械与化学工程系教授Adri van Duin表示，即使碳纤维确实有很好的功能，但按照现在的碳纤维制造方式，如果 汽车 使用这种材料，依然成本过高。如果能够通过更易于制造的方式获得碳纤维的优异性能， 汽车 等产品可以重量更轻，制造成本更低，安全性获得提升。 目前，低端碳纤维的售价约为每磅（千克）15美元，研究团队（包括来自宾夕法尼亚州立大学、弗吉尼亚大学和橡树岭国家实验室的研究人员）与工业合作伙伴索尔维和奥什科什公司（Oshkosh）合作，希望通过改变复杂的生产过程，将碳纤维的价格降低到每磅5美元左右。较低的生产成本将增加碳纤维在 汽车 或军用车辆中的潜在应用。此外，该团队的研究还可能会降低生产其他类型碳纤维的生产成本，其中一些高端碳纤维如今的售价可能高达每磅900美元。 宾州州立大学机械工程系的研究员Magorzata Kowalik表示，目前，大多数碳纤维都是由聚丙烯腈（PAN）作为前驱体的聚合物生产而成的，且制造成本很高。PAN的价格约占碳纤维生产总成本的50%。 目前市面上90%的碳纤维都利用PAN制造而来，但其生产需要消耗大量能源。首先，PAN纤维必须加热到200~300℃才能氧化。接下来，必须将它们加热到1200~1600℃，才能将原子碳化。最后，必须将它们加热到2100℃，以使分子正确排列。没有这一系列步骤，所得材料将缺乏其所需的强度和刚度。 研究团队在发表于最新一期《科学进展》的论文表示，在生产石墨烯过程的第一阶段中添加微量石墨烯（重量浓度仅为），即可制造出一种碳纤维，其强度提高225%，刚性提高184%，强于基于PAN制造的碳纤维。 研究团队通过计算和数据科学研究所（ICDS）高级网络基础设施，在几台超级计算机中进行了一系列小型和大型计算模拟，收集了在这种新方法生产碳纤维过程中发生的化学反应机理和数据。此外，研究人员还使用宾州州立大学材料研究所（MRI）的实验设施研究了生产材料的基本性能。 MRI材料计算中心主任和ICDS成员的van Duin表示，通过上述方式，可将不同尺度试验联系在一起，这不仅证明了新制造工艺的有效性，同时还为研究人员提供了原子尺度上使用石墨烯添加剂产生作用的机理，这些数据可使人们进一步优化工艺流程。 石墨烯的二维平面结构有助于在整个碳纤维中一致地排列PAN分子，这在生产过程中是必需的。此外，在高温下，石墨烯的边缘具有天然催化特性，因此其余PAN在这些边缘周围凝聚。 利用从这项研究中获得的新知识，研究团队正在 探索 使用更低成本的前驱体在生产过程中进一步使用石墨烯的方法，目的是减少生产步骤，从而进一步降低成本。 美国能源部和国家科学基金会（NSF）对这项研究提供支持。
玻璃纤维/碳纤维配比对环气树脂性能的影响研究有重要意义，因为环气树脂的性能主要取决于其组成，而玻璃纤维与碳纤维的比例会影响环气树脂的机械性能、耐热性能、耐化学腐蚀性能、电磁波隔离性能以及绝缘性能等。因此，研究不同比例的玻璃纤维/碳纤维配比对环气树脂性能的影响，可以为生产更好性能的环气树脂提供参考和指导。
1. 玻璃纤维/碳纤维配比对环氧树脂性能有影响。2. 玻璃纤维和碳纤维都是常见的增强材料，它们的性能差异很大。玻璃纤维的强度和刚度相对较低，但价格便宜，耐腐蚀性好；碳纤维则具有高强度、高刚度、低密度等优点，但价格昂贵。因此在制备环氧树脂复合材料时，合理的玻璃纤维/碳纤维配比可以根据需要平衡材料的性能和成本。3. 通过研究不同配比的玻璃纤维/碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能，可以更好地探究复合材料的力学性能、热学性能、耐腐蚀性能等方面的规律，为复合材料的应用提供理论基础和实践指导。
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33. 混凝土断裂韧性的试验及分析。水利学报，1982年6期，61-66，徐世烺。34. 混凝土断裂韧度的概率统计分析。水利学报，1984年10期，51-58，徐世烺。35. 混凝土断裂韧度的概率模型研究。土木工程学报， 1988年，21卷 4期，9-23，徐世烺、赵国藩。36. 混凝土裂缝的稳定扩展过程与临界裂缝尖端张开位移。水利学报，1989年4期，33-44，徐世烺、赵国藩。37. 混凝土巨型试件断裂韧度和高混凝土坝裂缝评定的断裂韧度准则。土木工程学报， 1991年，24卷 2期，1-9，徐世烺、赵国藩。38. 混凝土大型试件断裂能和缝端应变场。水利学报，1991年1期，17-25，徐世烺，赵国藩，黄承逵，刘毅，王凤翼，靳国礼。39. 用光弹性贴片法研究混凝土裂缝扩展过程。水力发电学报，1991 年第3期，8-17，徐世烺，赵国藩。40. 三点弯曲梁法研究混凝土断裂能GF及其试件尺寸影响规律。大连理工大学学报，1991年1期，79-86，徐世烺，赵国藩，刘毅，叶丽达。41. 混凝土结构裂缝扩展的双K断裂准则。土木工程学报， 1992年，25卷 2期，32-38，徐世烺、赵国藩。42. 混凝土窄条断裂区模型及其应用。大连理工大学学报，1992年6期，徐世烺，赵国藩。43. 大骨料全级配混凝土断裂韧度和断裂能研究。工程力学，1996年增刊，赵国藩、徐世烺、王凤翼。44. 大尺寸混凝土试件的断裂韧度。水利学报，1997第6期，67-76，吴智敏，赵国藩，徐世烺。45. 基于虚拟裂缝模型砼双K断裂参数。水利学报，1999年第7期，12-16，吴智敏，徐世烺，王金来。46. 三点弯曲梁法研究砼K断裂参数及其尺寸效应。水力发电学报。2000 年第4期，（35-39），吴智敏，徐世烺，王金来，刘毅。47. 基于虚拟裂缝模型的砼等效断裂韧度。工程力学，2000，17卷第1期，（99-104），吴智敏，王金来，徐世烺，刘毅。48. 双相介质界面附近裂纹的断裂力学特征。复合材料学报，2000年，17卷第3期，（78-82），王利民，陈浩然，徐世烺，赵光远。49. 试件初始缝长对砼双K断裂参数的影响。水利学报，2000 年第4期，吴智敏，徐世烺，刘毅。50. 用于确定双K断裂参数的混凝土软化本构曲线。清华大学学报（自然科学版）. 2000年， 40卷（S1），（110-113），赵志方、徐世烺。51. 骨料最大粒径对砼双K断裂参数的影响。大连理工大学学报，2000 年，40卷3期，（358-361），吴智敏，徐世烺，刘红艳，刘毅。52. 砼非标准三点弯曲梁试件的双K断裂参数。中国工程科学，2001 年第4期（76-81）。吴智敏，徐世烺，卢喜经，刘佳毅。53. 试件尺寸对混凝土新KR阻力曲线的影响。水利学报，2001年12期。赵志方，徐世烺。54. 混凝土强度对基于粘聚力的新KR阻力曲线的影响。水力发电学报，2001年10月，第3期，11-21，赵志方，徐世烺。55. 混凝土软化本构曲线形状对双K断裂参数的影响。土木工程学报，2001年，34⑸，29-34，赵志方、徐世烺。56. 裂纹垂直于双相介质界面时的应力强度因子。计算力学学报，2001，18⑴，33-36，王利民，陈浩然，徐世烺，赵光远，蒲琪。57. 光弹贴片法研究裂缝扩展和双K断裂参数的尺寸效应。水利学报，2001年4期，34-39，吴智敏，徐世烺，刘佳毅。58. 裂纹端部细短纤维的应力分析。力学学报，2002，34⑵，200-207。王利民，徐世烺，陈浩然。59. 准脆性材料裂纹中远场桥联筋的应力与变形。工程力学，2002，19⑶，132-136。徐世烺，王利民，赵艳华。60. I-Ⅱ复合裂纹脆性断裂的最小J2准则。工程力学，2002，19⑷，94-98。赵艳华，徐世烺。61. 混凝土软化本构关系对双K断裂参数的影响。工程力学，2002 19⑷，149-154。赵志方，徐世烺，周厚贵。62. 高性能精细混凝土与碳纤维织物粘接性能研究，工程力学，2002，增刊，95-104，徐世烺，Reinhardt HW,Markus Krueger。63. 配箍率对钢骨高强混凝土短柱轴压力系数限值影响的试验研究。土木工程学报，2002年，35⑹，39-43，贾金青，徐世烺，赵国藩。64. 砼双K断裂参数的实用解析方法。工程力学，2003,20⑶，54-61，徐世烺，吴智敏，丁生根。65. 楔入劈拉法研究混凝土断裂能。水力发电学报，2003年第4期，15-22，徐世烺，赵艳华，吴智敏，高洪波。66. 钢骨高强混凝土短柱轴压力系数限值的试验研究。建筑结构学报，2003年1期，14-19，贾金青，徐世烺。67. 半无穷大裂纹端部粘聚力分析，应用数学和力学，2003，24⑻：812-820，王利民，徐世烺。68. 混凝土断裂过程区的虚拟裂纹粘聚力奇异性。应用力学学报，2004，21⑴：30-35，王利民，徐世烺。69. 混凝土Ⅱ型断裂与破坏过程的三维非线性有限元数值模拟。水力发电学报，2004，23⑸：15-21，徐世烺，赵艳华。70. 混凝土结构裂缝扩展的双G准则。土木工程学报，2004，37⑽：13-18；51；91，赵艳华，徐世烺，吴智敏。71. 混凝土断裂能的边界效应.2005,36⑾： 1320-1325赵艳华，徐世烺，聂玉强。水利学报，72. 纤维编织网增强混凝土的拉拔计算分析。铁道科学与工程学报，2005，⑵：15-21，徐世烺，李赫。73. 短纤维增强混凝土应力传递剪滞理论的改进。工程力学，2005，22⑹，165-169，张滇军，徐世烺。74. 考虑软化效应的粘聚裂纹张开位移分析。中国科学G辑王利民 徐世烺 赵熙强。，2006，36⑴，59-71，75. 一类Fredholm型弱奇性核积分方程展开解。物理学报，2006,55⑵：543-546，王利民 任传波 徐世烺 赵熙强。76. 小骨料混凝土双K断裂参数的实验测定。水利学报，2006,37⑸：26-36，徐世烺，张秀芳，郑爽。77. 纤维编织网增强混凝土（TRC）的基体开发和优化。水力发电学报，2006,25⑶：76-80，李赫，徐世烺。78. 混凝土断裂参数的灰关联分析。大连理工大学学报，2006,46⑶：395-400，张滇军，徐世烺，王娜。79. 碳纤维编织网和高性能细粒混凝土的粘结性能。建筑材料学报，2006,9⑵：211-215，徐世烺，李赫。80. 用于纤维编织网增强混凝土的自密实混凝土。建筑材料学报，2006,9⑷：481-483，徐世烺，李赫。81. 混凝土Ⅱ型断裂韧度KⅡc试验研究。水力发电学报，2006，26⑸：20-28，高洪波，徐世烺，吴智敏，卜丹。82. 碳纤维砂浆与碳纤维混凝土导电性能实验研究。建筑材料学报，2006,9⑶：347-352，张滇军，徐世烺，孙进。83. 混凝土结构裂缝扩展全过程的新GR阻力曲线断裂判据。土木工程学报，2006，39⑽：20-31，徐世烺，张秀芳。84. 各种级配大坝混凝土双K断裂参数实验研究。土木工程学报，2006，39⑾：64-76，徐世烺，周厚贵，高洪波，赵守阳。85. 混凝土楔入劈拉试件的双K断裂参数叠加计算及其边界效应。大连理工大学学报，2006,46⑶：868-874，张秀芳，徐世烺，高洪波。86. 混凝土断裂能的边界效应确定法。工程力学， 2007，24⑴：56-61，赵艳华，聂玉强，徐世烺。87. 黏聚裂纹阻抗的弯曲梁承载力。中国工程科学，2007，9⑵，30-35。王利民，徐世烺，任传波。88. 混凝土大坝接缝灌浆的剪切断裂过程及其断裂韧度测定，水利学报，2007,38⑶：300-305，徐世烺，喻常雄，李庆华。89. 楔入式紧凑拉伸法确定混凝土的断裂能。水利学报，2007,38⑶：683-689，徐世烺，卜丹，张秀芳。90. 静水压力下混凝土双K断裂参数试验测定，水利学报，2007,38⑺：792-798，徐世烺，王建敏。91. 电测法确定混凝土裂缝临界长度，清华大学学报（自然科学版）2007，47⑼，1432-1434，高淑玲，徐世烺。92. 利用水平外力总功研究PVA 纤维增强水泥基复合材料韧性。东南大学学报，2007,37⑵：324-329，高淑玲，徐世烺。93. 单边切口薄板研究聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料断裂韧性。工程力学，2007,24⑾：12-18，高淑玲，徐世烺。94. PVA纤维增强水泥基复合材料拉伸特性实验研究。大连理工大学学报，2007,47⑵：233-239，高淑玲，徐世烺。95. 纤维编织网增强混凝土薄板力学性能的研究。建筑结构学报，2007，28⑷：117-122，李赫，徐世烺。96. 高轴压比PVA纤维超高强混凝土短柱延性的试验研究，土木工程学报，2007，40⑻：54-60，姜睿，徐世烺，贾金青。97. 基于碳纤维混凝土机敏性的Ⅱ型断裂试验研究。建筑材料学报，2007,10⑷：484-487，张滇军，徐世烺。98. 钢骨超高强混凝土短柱抗震性能实验研究。大连理工大学学报，2007,47⑸：699-706，徐世烺，姜睿，贾金青，孙根勤，厚童。99. 碳纤维编织网与PVA短纤维联合增强水泥基复合材料弯曲性能的试验研究，土木工程学报，2007，40⑿：69-76，徐世烺，李庆华，李贺东。100. 水泥净浆和水泥砂浆材料的Ⅰ型断裂韧度测定。水利学报，2008,39⑴：41-46，徐世烺，朱榆，张秀芳。101. 混凝土软化本构关系与裂缝扩展GR阻力曲线的相关性，清华大学学报（自然科学版）2008，48⑶，316-320，张秀芳，徐世烺。102. 不同尺寸楔入式紧凑拉伸试件双K断裂参数的试验测定，土木工程学报，2008，41⑵：70-76徐世烺，卜丹，张秀芳。103. 超高性能水泥基复合材料弯拉作用下虚拟应变硬化机制分析，复合材料学报，2008，25⑵：129-134，吴香国，韩相默，徐世烺。104. 用荷载-裂缝口张开位移曲线确定混凝土断裂能，水利学报，2008,39⑹：714-719，张秀芳，徐世烺。105. 超高韧性水泥基复合材料研究进展及其工程应用，土木工程学报，2008，41⑹:72-87，徐世烺，李贺东。106. 基于碳纤维混凝土（CFRC）机敏性的三点弯曲梁断裂参数试验研究，水力发电学报，2008，27⑵：71-77，张滇军，徐世烺，郝红曼。107. 用能量方法研究混凝土断裂过程区的力学性能，工程力学，2008，27⑺：18-23，张秀芳，徐世烺。108. 利用导电性能确定接缝灌浆材料Ⅱ型断裂临界荷载，大连理工大学学报，2008,48⑷：546-550，徐世烺，喻常雄，张滇军。109. 提高纤维编织网与混凝土粘结性能的实用方法，大连理工大学学报，2008，48⑸：685-690，李庆华，徐世烺，李赫。110. 超高韧性水泥基复合材料与钢筋粘结本构关系的试验研究，工程力学，2008，25⑾：53-61，徐世烺，王洪昌。111. 采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究⑴：基本理论，土木工程学报，2008，41⑿：53-59，张秀芳，徐世烺。112. 混凝土裂缝扩展的断裂过程准则与解析，工程力学，2008，25(S2）：20-33，徐世烺，赵艳华。113. 水压作用下大坝混凝土裂缝扩展与双K断裂参数，土木工程学报，2009，42⑵：119-125，徐世烺，王建敏。114. 不同软化曲线形状对裂缝扩展阻力GR曲线的影响，工程力学，2009,26⑵：5-9，张秀芳，徐世烺。115. 超高性能纤维加劲混凝土断裂参数研究与应用，工程力学，2009,26⑶：93-98，吴香国，徐世烺，吴明喜。116. 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料RUHTCC受弯梁的计算理论与试验研究，中国科学（E辑）2009,39⑸：878-896，徐世烺，张秀芳。117. 超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁弯曲性能理论研究，中国科学（E辑）2009,39⑹：1081-1094，徐世烺，李庆华。118. 定向多壁碳纳米管-M140砂浆复合材料的力学性能，中国科学（E辑），2009,39 ⑺： 1228-1236，徐世烺，高良丽，晋卫军。119. 超高韧性复合材料控裂功能梯度复合梁弯曲性能试验研究，中国科学（E辑）2009,39 ⑻： 1391-1406，李庆华，徐世烺。120. 超高韧性水泥基复合材料直接拉伸试验研究，土木工程学报，2009，42⑼：32-41，徐世烺，李贺东。121. 超高韧性纤维增强水泥基复合材料（UHTCC）抗冻耐久性能试验研究，土木工程学报，2009，42⑼：42-46，徐世烺，蔡新华，李贺东。122. 超高韧性水泥基复合材料基本力学性能研究，水利学报，2009,40⑼：1055-1065，徐世烺，蔡向荣。123. 采用超高韧性水泥基复合材料提高钢筋混凝土梁弯曲抗裂性能研究（Ⅱ）：试验研究，土木工程学报，2009，42⑾：53-66，张秀芳，徐世烺。124. 超高韧性水泥基复合材料单轴受压应力应变全曲线试验测定与分析，土木工程学报，2009，42⑾：，徐世烺，蔡向荣，张英华。125. 配筋率对RUHTCC梁弯曲性能的影响研究，土木工程学报，2009，42⑿：16-24，张秀芳，徐世烺，侯利军。126. 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料梁的弯曲承载力及延性分析，工程力学，2009，26⑿：133-141，张秀芳，徐世烺。127. 超高韧性水泥基复合材料基本性能和结构应用研究进展，工程力学，2009,26(S2）： 23-67. 李庆华，徐世烺.128. 双K断裂模型粘聚韧度KIcc实用插值计算方法，计算力学学报，2010，（27）1:47-52，高洪波，徐世烺，吴智敏，卜丹.129. UHTCC薄板弯曲荷载-变形硬化曲线与单轴拉伸应力-应变硬化曲线对应关系研究，工程力学，2010,27⑴：8-16，徐世烺，蔡向荣。130. 钢/聚丙烯混杂纤维对HPC深梁受弯性能的影响，哈尔滨工业大学学报，2010,42⑵：313-316，夏冬桃，徐世烺，夏广政.131. 超高韧性水泥基复合材料弯曲性能及韧性评价方法，土木工程学报，2010，43⑶：32-39，徐世烺，李贺东。132. 钢筋增强超高韧性水泥基复合材料弯曲性能试验研究与计算分析，建筑结构学报，2010,31⑶： 51-61，李庆华，徐世烺。133. 超高韧性水泥基复合材料考虑拉应力增长影响的控裂钢筋混凝土复合梁正截面承载力计算，建筑结构学报，2010,31⑶：62-69，张秀芳，徐世烺。134. 水工有压隧洞衬砌双K断裂理论分析及裂缝宽度计算，土木工程学报，2010，43⑴：114-124，徐世烺，刘建强，张秀芳。
机械工程是一门涉及利用物理定律为机械系统作分析、设计、制造及维修的工程学科。那么机械工程专业的论文题目有哪些呢?下面我给大家带来机械工程专业论文题目_机械类专业论文选题题目，希望能帮助到大家!
机械电子工程 毕业 论文题目
1、全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究
2、电脑缝编机送经与断经检测系统研究
3、MEMS传感器三维引线键合系统研制
4、单作用双定子叶片马达的排量及排量比研究
5、基于流场分析的双喷嘴挡板电液伺服阀特性研究
6、齿轮型多泵多马达传动规律研究
7、液压泵的振动机理及评价研究
8、基于声发射的轴承滚动接触疲劳量化诊断技术研究
9、KDQ1300墙体砖压机液压控制系统的节能研究
10、保偏光通信中ATP系统及姿态获取技术研究
11、模具生产协同管理系统的设计与实现
12、机床进给系统的多源误差模型分析与研究
13、高性能电液伺服转台的控制问题及故障诊断研究
14、正交并联六自由度加载试验系统力控制及解耦研究
15、地方本科院校转型中的专业调整研究
16、典型粘弹性阻尼结构的振动特性分析与优化设计
17、杆状碳纤维零件缠绕成型技术研究
18、飞行模拟器运动平台洗出算法的优化研究
19、MKD-Delphi装备技术预测 方法 研究
20、中职学校第二课堂实践研究
21、气动软体机械手设计及实验研究
22、职教师资本科培养机械电子工程专业课程整合研究
23、中等职业学校教师课堂教学评价素养研究
24、JD公司内部控制体系优化研究
25、关于交流变频异步电力测功机系统的仿真研究
26、一种新型的非圆轴数控加工系统的研究与开发
27、DY制冷发生器热源模拟试验装置自动控制系统的研究
28、U型砌块成型机设计及其自动控制系统的研究
29、基于神经网络的工时定额技术研究
30、机电产品计算机辅助设计平台的研究及应用
31、电容式微机械静电伺服加速度计系统分析
32、玻璃微细加工工艺的研究与磁流体推进式微型泵样机的研制
33、射流助推式ROV型开沟机喷射臂及其冲刷过程研究
34、基于动态特性分析的机床主轴箱装配故障诊断研究
35、基于外驱动内置臂的航天服上肢寿命试验系统
36、管路支撑参数对液压管路系统振动特性影响研究
37、基于声发射技术的轮轴疲劳裂纹扩展规律研究
38、基于STM32的车辆智能安全行车控制系统
39、超声功率和键合压力对金丝热超声键合质量的影响研究
40、外骨骼机器人下肢增力机构设计和仿真研究
机械专业mba论文题目
1、CAD技术在机械工艺设计中的应用研究
2、Auto CAD二次开发及在机械工程中的应用
3、基于特征的机械设计CAD系统研究
4、CAD在机械工程设计中的应用分析
5、机械制造中机械CAD与机械制图结合应用研究
6、全纤维曲轴锻造液压机同步控制研究
7、电脑缝编机送经与断经检测系统研究
8、MEMS传感器三维引线键合系统研制
9、单作用双定子叶片马达的排量及排量比研究
10、基于流场分析的双喷嘴挡板电液伺服阀特性研究
11、齿轮型多泵多马达传动规律研究
12、液压泵的振动机理及评价研究
13、基于声发射的轴承滚动接触疲劳量化诊断技术研究
14、KDQ1300墙体砖压机液压控制系统的节能研究
15、保偏光通信中ATP系统及姿态获取技术研究
16、模具生产协同管理系统的设计与实现
17、机床进给系统的多源误差模型分析与研究
18、高性能电液伺服转台的控制问题及故障诊断研究
19、正交并联六自由度加载试验系统力控制及解耦研究
20、地方本科院校转型中的专业调整研究
21、典型粘弹性阻尼结构的振动特性分析与优化设计
22、杆状碳纤维零件缠绕成型技术研究
23、飞行模拟器运动平台洗出算法的优化研究
24、MKD-Delphi装备技术预测方法研究
25、中职学校第二课堂实践研究
26、气动软体机械手设计及实验研究
27、职教师资本科培养机械电子工程专业课程整合研究
28、中等职业学校教师课堂教学评价素养研究
29、JD公司内部控制体系优化研究
30、关于交流变频异步电力测功机系统的仿真研究
31、一种新型的非圆轴数控加工系统的研究与开发
32、DY制冷发生器热源模拟试验装置自动控制系统的研究
33、U型砌块成型机设计及其自动控制系统的研究
34、基于神经网络的工时定额技术研究
35、机电产品计算机辅助设计平台的研究及应用
36、 泵叶轮注射模具的设计
37、 基于的永磁直线电机的有限元分析及计算
38、 变频器控制原理图的设计
39、 宾馆客房管理系统
40、 并联式井下旋流分离装置的设计
41、 茶树修剪机的设计
42、 车备胎支架设计与制造
43、 车用柴油机总体及曲柄连杆机构的设计
44、 成绩管理系统
45、 齿轮套注塑模具及注塑模腔三维造型CAD CAM
46、 大豆螺杆挤压膨化试验装置总体设计
47、 带式输送机减速器的设计
48、 单立柱巷道堆垛机的设计
49、 冰箱洗衣机 修理 翻转架的设计
50、 电火花切割机床的设计
机电专业毕业论文题目
1、机电一体化与电子技术的发展研究
2、变频技术在锅炉机电一体化节能系统中应用
3、煤矿高效掘进技术现状与发展趋势研究
4、电气自动化在煤矿生产中的应用探讨
5、产品设计与腐蚀防护的程序与内容
6、机械制造中数控技术应用分析
7、智能制造中机电一体化技术的应用
8、水利水电工程的图形信息模型研究
9、矿山地面变电站智能化改造研究
10、浅析电气控制与PLC一体化教学体系的构建
11、中国机电产品出口面临的障碍及优化对策
12、我国真空包装机械未来的发展趋势
13、煤矿皮带运输变频器电气节能技术的分析
14、钢铁企业中机电一体化技术的应用和发展
15、我国机械设计制造及其自动化发展方向研究
16、机械设计制造及其自动化发展方向的研究
17、基于BIM技术的施工方案优化研究
18、电力自动化技术在电力工程中的应用
19、电气自动化技术在火力发电中的创新应用
20、农机机械设计优化方案探究
21、区域轨道交通档案信息化建设
22、环保过滤剂自动化包装系统设计
23、元动作装配单元的故障维修决策
24、关于机械设计制造及其自动化的设计原则与趋势分析
25、试析机电一体化中的接口问题
26、汽车安全技术的研究现状和展望
27、太阳能相变蓄热系统在温室加温中的应用
28、关于在机电领域自动控制技术应用的研究
29、浅析生物制药公司物流成本核算
30、锡矿高效采矿设备的故障排除与维护管理
31、铸钢用水玻璃型砂创新技术与装备
32、空客飞行模拟机引进关键环节与技术研究
33、汽车座椅保持架滚珠自动装配系统设计
34、液压挖掘机工作装置机液仿真研究
35、基于新常态视角下的辽宁高校毕业生就业工作对策研究
36、石油机电事故影响因素与技术管理要点略述
37、基于铝屏蔽的铁磁性构件缺陷脉冲涡流检测研究
38、数控加工中心的可靠性分析与增长研究
39、数控机床机械加工效率的改进方法研究
40、浅析熔铸设备与机电一体化
41、冶金电气自动化控制技术探析
42、中职机电专业理实一体化教学模式探究
43、高职机电一体化技术专业课程体系现状分析和改革策略
44、高速公路机电工程施工质量及控制策略研究
45、对现代汽车维修技术 措施 的若干研究
46、建筑工程机电一体化设备的安装技术及电动机调试技术分析
47、智能家居电话控制系统的设计
48、电力系统继电保护课程建设与改革
49、PLC技术在变电站电容器控制中的应用分析
50、机电一体化技术在地质勘探工程中的应用
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碳纤维材料!~
当受拉杆件的应力达到屈服极限或强度极限时，将引起塑性变形或断裂。长度较小的受压短柱也有类似的现象，例如低碳碳钢短柱被压扁，铸铁短柱被压碎。这些都是由于强度不足引起的失效。（百度百科--压杆稳定）
看起来很脆弱，是石墨化的效果，其实是为了更好的保护车手。F1赛车材料主要是碳纤维材料。碳纤维的最大缺点就是昂贵。所以除了航空航天用的到，剩下的基本就是F1赛车了 .模具诞生之后，接下来就是手工打造的时间。熟练的技师将碳纤维一层一层地贴在模具上，车身每一个部位因为承受的压力不同而贴上不同层数的碳纤维与不同的排列方向。每一层碳纤维的排列方向决定了车身承受压力将往哪一个方向分散。所以这个程序需要谨慎地执行，吹风机与手术刀此时都会派上用场。F1赛车的碳纤维层数平均是12层，另外在最中央的部分铺设蜂巢结构的铝合金。 费时的碳纤维铺设工作结束后，最后一步就是将车身送进高温与高压的特别烤箱中让每一层碳纤维紧密结合。这样的程序要反复进行三次后一具车身才能算大功告成。烤出第一具车身需费时六周，不过第一具车身制造完成后，后来的车身只需一周即可出厂。碳纤维 高性能型碳纤维及其他碳材料之制作研究 有关各项碳材料之研究发展，是由国科会专题研究计划对碳纤维之制程、微细构造及机械性质所投入之研究。而逐渐发展衍生出各项碳材料之研究，其项目如下： 一、高强力型碳纤维之研究发展 碳纤维之研究及其制程发展，目前共分两个系统，分别是以PAN纤维及Pitch纤维 为原料研制碳纤维。在PAN系碳纤维此一系统中，是以PAN纤维为原料而研制高性型碳纤维，研究制成中各种制作参数之变化对碳纤维之机械性质及表面性质之影响。目前已能控制高强力型碳纤维、高系数型碳纤维及航太级碳纤维之制造技术，在Pitch系碳纤维方面，主要是著重在原料纯化及中间相(meso-phase)之成 长阶段，希望透过中间相之控制而制造出高系数型之碳纤维。而研究中间相形成 之成长因素不只可以利用在碳纤维方面，更可以推广进入碳薄膜及高性能型之碳电极研究，在此方面已有四十余篇之研究论文发表。 二、活性碳纤维之研究发展 活性碳纤维主要用途是应用於饮用水之净化、各种废水及废气之处理、脱色及脱臭等处理。活性碳纤维之使用方式可以以纤维、布、毡及各种型状於实际应用。活性碳纤维的研究主要来自碳纤维的研究基础，因PAN系活性碳纤维中含有氮元素，此一元素对硫醇类具有良好之吸附效果，与其他原料比较起来又具有强力高之优点。在此研究中主要是透过制程之操控来分别制造micropore及mesopore的活性碳纤维，因此研究过程中，偏向於制程因素的变化对纤维空孔及吸附性的影 响。目前已能制出表面积在1000 m2/g以上之工业级、军事级及医药级活性碳纤维。目前之研究成果共发表了十余篇之研究论文及四项专利。 三、防火纤维之研究发展 PAN系防火纤维可耐到900℃，在火焰中不燃烧，不会产生有毒气体，且耐酸碱，因此，可以应用於各种防火用途，如防火衣物、隔热材、各种建材及装饰材料。 PAN系防火纤维可以说是研究碳纤维的副产物，在制造碳纤维的中间过程-氧化工程中所制造出来之氧化纤维便具有防火性，因此，如何在此阶段中来提高其防火 性，并且不损害其可纺性，防火纤维之防火性与可纺性相互有一反比关系。因此，如何达一平衡点是一重要课题。在此研究中，除利用SEM，TEM及X光绕射仪 导出一氧化纤维之微细构造模型；同时，在X光绕射仪上面加装一加热装置来观 察PAN纤维在加热过程中之微结构变化，并计算出其结晶转位活化能。目前之研究成果共发表了十余篇相关之研究论文及三项专利。 四、碳/碳复合材料之研究发展 碳/碳复合材料目前主要之用途在各型飞弹喷嘴、飞机之煞车片及人造骨等。碳/ 碳复合材料中纤维与基材的界面性质一直是个问题点，补强纤维的种类，其表面 性质与基材之关系是研究重点。因为碳/碳复合材料成本昂贵，无法大量使用，因此，目前正致力研究开发低成本之碳/碳复合材料，以便应用於各型车辆之煞车片。 五、导电性碳薄膜之研究发展 碳薄膜是二次锂电池当成为正极或负极的重要材料，碳薄膜的种类决定了二次锂电池的功率，充放电效率及寿命。早期的研究中利用PAN为原料所制出来的碳薄膜制成电池后，其电容量经工研院工材所的测试为250mAh/g，在最近的研究中利用pitch的masophase的控制已能制出电容量为500mAh/g之碳电极。目前的研究重点在於了解碳层的排列、顺向、微结构、内部孔洞的大小与电容量的关系，进而了解充放电效率与充电次数的关系，目前已有一项专利。
碳纤维，等合金材料。