碳纖維復(fù)合材料用于體育器材的優(yōu)勢

質(zhì)量輕

       像撐竿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、自行車、滑雪板、皮劃艇等靠人力來使其運動的體育器材，人們希望其質(zhì)量越輕越好；即使是靠人力以外的其他動力來使其運動的器材，如帆船、摩托艇等，在相同的條件下也以質(zhì)輕為好。碳纖維復(fù)合材料在此方面具有的優(yōu)勢，其密度為1．76一1．80 g／cm3，所制復(fù)合材料密度為1．50～1．60 g／co，而鋼材約為7．87 g／cm3、鋁材2．7 g／cm3、鈦材4．5 g／cm3。顯然，碳纖維復(fù)合材料要比金屬材料輕得多。總體來看車身使用的材料有很多，包括熱成型、鋁、鎂、塑料以及碳纖維復(fù)合材料。

碳纖維復(fù)合材料在體育器材上的應(yīng)用實例

    碳纖維復(fù)合材料的比強度愈高，構(gòu)件自重愈??；比模量愈高，構(gòu)件的剛度愈大。因此充分利用碳纖維復(fù)合材料的特性，可提升諸多體育項目的成績。

撐竿

       撐竿跳高在一屆奧運會中就被正式吸收為比賽項目，當(dāng)時的撐竿由山胡桃木制成，結(jié)實沉重，缺乏彈性、儲能本領(lǐng)差的特性讓選手的動能大多被浪費，所以跳出的較好成績只有3．3 m。后來竹竿取代木質(zhì)撐竿，其中空質(zhì)輕有利于助跑，彈性有利于能量的轉(zhuǎn)化。20世紀60年代，運動員開始使用尼龍撐竿，不久尼龍撐竿又被玻璃纖維竿所代替。撐竿材料的不斷改革，使世界紀錄被屢屢新刷。按照近年來我國碳纖維需求量年均增速，預(yù)測“十三五”期間我國碳纖維需求量將保持14%左右的年均復(fù)合增速。如今撐竿發(fā)展到了第四代，玻璃纖維和尼龍已經(jīng)被性能更優(yōu)越的碳纖維復(fù)合材料取代，而且可根據(jù)撐竿受力的差異來設(shè)計不同部位的材質(zhì)，使整體性能較優(yōu)。較新的碳纖維撐竿可以保證撐竿既柔韌結(jié)實又不會斷裂或扭結(jié)，它可將運動員持竿快速助跑的動能部分轉(zhuǎn)變成撐竿的彈性變形能，當(dāng)撐竿被壓彎到較大弧度后，這部分彈性變形能再釋放出來，轉(zhuǎn)變成運動員的勢能，幫助運動員騰空躍起，飛越橫桿。

碳纖維的未來

碳纖維未來的應(yīng)用將不僅僅局限于航空航天等領(lǐng)域，而是大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。但碳纖維昂貴的價格使其應(yīng)用范圍受到了極大的限制，國內(nèi) T300-T800 級別碳纖維成本 80-350 元/kg不等，遠高于鋁合金，只有降低價格門檻才能擴大碳纖維的應(yīng)用范圍。除了航空航天等傳統(tǒng)的碳纖維應(yīng)用領(lǐng)域，一般工業(yè)領(lǐng)域?qū)Φ统杀咎祭w維的需求越來越多，其中市場潛力較大的是汽車、能源等領(lǐng)域。從模具中取出的產(chǎn)品比較粗糙，還要經(jīng)過切邊、打磨、噴漆等一系列后處理工序。碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈主要包括了原材料、原絲、碳纖維（包括石墨纖維）、碳纖維復(fù)合材料（包括預(yù)浸料等半成品）、碳纖維復(fù)合材料零件制備等環(huán)節(jié)。碳纖維相關(guān)生產(chǎn)裝備主要是兩方面，一方面是碳纖維原絲的生產(chǎn)裝備，另一方面是將碳纖維原絲壓制成復(fù)合材料以及終部件的成形裝備。

碳纖維模壓成型步驟

      1、模具的清理。將模具清理干凈，避免灰塵及雜物的殘留。

　　2、涂脫模劑。保證模具干凈光滑后涂上脫模劑，防止產(chǎn)品成型后和模具粘在一起取不出來。

　　3、備料。根據(jù)產(chǎn)品的形狀大小準備好所需的碳纖維預(yù)浸料。

      4、疊料。把碳纖維預(yù)浸料一層層疊加起來并進行預(yù)壓，壓制成形狀規(guī)整、質(zhì)量一定的密實體。

      5、進模。把疊好的原料放入模具中，合模，設(shè)置好壓力、時間、溫度后在高溫下壓制。

 　 6、冷卻、脫模。熱壓結(jié)束后先冷卻一段時間，然后打開模具取出產(chǎn)品。

     7、后處理。從模具中取出的產(chǎn)品比較粗糙，還要經(jīng)過切邊、打磨、噴漆等一系列后處理工序。