碳纤维复合材料用于体育器材的优势

碳纤维复合材料用于体育器材的优势

1、质量轻

像撑竿、高尔夫球杆、网球拍、自行车、滑雪板、皮划艇等靠人力来使其运动的体育器材，人们希望其质量越轻越好；即使是靠人力以外的其他动力来使其运动的器材，如赛车、帆船、摩托艇等，在相同的条件下也以质轻为好。碳纤维复合材料在此方面具有不可比拟的优势，其密度为1．76一1．80 g／cm3，所制复合材料密度为1．50～1．60 g／co，而钢材约为7．87 g／cm3、铝材2．7 g／cm3、钛材4．5 g／cm3。显然，碳纤维复合材料要比金属材料轻得多。

2、高比强度和高比模量

碳纤维复合材料的比强度(单位质量的强度)和比模量(单位质量的模量)分别是杉木的4倍和3倍、梧桐木的3．4倍和4．4倍、钢材的7～1 2倍和3—5倍。突出的比强度、比模量，使其可用来制造轻而强和刚而坚的各种制品，特别适合于制作体育器材。

3、疲劳强度大

碳纤维结构稳定，在其制成复合材料经过百万次循环应力疲劳试验后，其强度保留率仍可达60％，而钢材为40％，铝材为30％。耐疲劳强度高，使得体育器材的使用寿命更长。

4、热膨胀系数小

碳纤维的热膨胀系数在室温时几乎为负值，当温度为200～400℃时，其热膨胀系数为零；当温度低于1 000℃时，其线膨胀系数为1.5×10曲K。

5、破损安全性能好

在碳纤维复合材料中，由于基体的作用，在沿纤维方向受拉时，各纤维的应变基本相同。已断裂的纤维由于基体传递应力的结果，除断口处不发挥作用外，其余绝大部分纤维依旧发挥作用。个别纤维的断裂不会引起连锁反应和灾难性的急剧破坏，因而破损安全性能很好。

6、阻尼性能好

碳纤维复合材料的聚合物基体具有黏弹性，在基体中和界面上有微裂纹和脱黏的地方还存在着摩擦力，在振动过程中，黏弹性和摩擦力使一部分动能转换为热能。因此，其阻尼比钢和铝合金大，若采用特定措施还可以使阻尼增大。

7、设计自由度大

复合材料成型技术的发展使得设计自由度大大提高。纤维复合材料的一个显著特点是各向异性，通过改变纤维的铺叠方向和方式，局部增强或增强某一方向的受力状况；可根据选手的年龄、性别、技艺水平、体力强弱等不同情况加以设计，大限度地发挥体育器材的使用效果，这是一般各向同性的金属材料难以实现的

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