长期以来，钢一直被用来制造坚固、持久、刚性的结构。碳纤维是一种相对较新的结构材料，但其特性令人印象深刻且独特。以下是这两种材料的性能细分以及正在转向碳纤维的行业的一些示例。

什么是碳纤维？

碳纤维由天然存在的元素碳组成，并且由于其晶体结构而具有高拉伸强度和刚度特性。它用于制造高强度、重量轻的复合材料部件，其中纤维嵌入聚合物基体中。碳的物理特性使其非常坚固且非常坚硬。

碳纤维的弹性模量（衡量材料抗变形能力）在 150-760 吉帕斯卡 (GPa) 之间。范围广泛是因为可以修改制造过程以定制刚度和强度。碳纤维的拉伸强度是所有可用材料中最高的之一。尽管包括钢在内的许多材料都具有高刚度和抗拉强度，但碳纤维的真正优势在于其低密度（约 1.6 g/cm3）的强度重量比和刚度重量比。这使得碳纤维材料在重量轻的同时具有高抗拉强度。因此，它是工业应用的理想选择，例如：汽车、飞机、风力发电机、机器人。

在许多这些应用中，较重的材料会消耗更多的能量，随着时间的推移会导致更大的磨损，和/或使高性能设计变得难以实现。

碳纤维和钢选择哪个好？

长期以来，钢一直是首选材料，因为它具有大约200 GPa 的高弹性模量。这种刚性及其相对丰富性使其成为制造中无处不在的材料。但是在大约8 g/cm 3的密度下，它的重量对于它要加强的机器来说可能是非常沉重的。这大约是提供相同或更好刚性的碳纤维材料重量的 5 倍。

碳纤维有哪些常见应用？

碳纤维可用于生产多种产品。任何需要刚性和轻质的东西都是碳纤维复合材料的理想选择。它们越来越多地用于无人机和无人驾驶飞行器 (UAV)，重量轻有助于结构更轻，有效载荷更大。在汽车行业，碳纤维技术的新进展有可能将汽车重量减少近一半。

此外，碳纤维不受钢或铝等普通金属的热膨胀影响。医学成像台受益于碳纤维的强度和刚度，即使在高剂量的 X 射线和伽马辐射之后，也能在负载下保持关键尺寸而不会随着时间的推移而损坏。

与钢相比，碳纤维切割有多容易？

碳纤维比钢更容易切割。其重量轻，便于搬运，带有金刚石或碳化钨刀片的旋转轮或锯可轻松切割碳纤维复合材料并简化原型制作。

虽然钢是一种可靠的材料，但碳纤维制造的不断进步使这种材料成为不断发展的创新源泉。

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