導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇碳纖維，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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碳纖維離我們的日常生活越來(lái)越近,這種比頭發(fā)絲細(xì)100倍的纖維狀碳材料,它的密度不到鋼的1/4,但抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7～9倍,抗拉彈性也高于鋼,碳纖維比鋁輕、比鋼硬。由于質(zhì)輕,碳纖維復(fù)合材料質(zhì)量大約是鋼的20%,依據(jù)纖維等級(jí)和方向性,甚至可以達(dá)到類(lèi)似鋼材的強(qiáng)度。此外,碳纖維還不生銹,使用纖維材料可以大幅降低產(chǎn)品體重,因而可顯著提高燃料效率,用其生產(chǎn)的飛機(jī)、汽車(chē),可節(jié)約大量燃油。

目前,各種應(yīng)用占碳纖維年需求的比例如下:體育應(yīng)用大約為30%,航空應(yīng)用為10%,工業(yè)應(yīng)用為60%。作為材料,它們正在替代金屬和混凝土來(lái)滿(mǎn)足環(huán)境、安全和能源要求,在工業(yè)領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求量正在呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。有調(diào)查顯示2010年全球碳纖維需求量,有望達(dá)到3.2萬(wàn)噸/年,這一數(shù)字與2001年相比增長(zhǎng)78.3%。

碳纖維生產(chǎn)工藝較為復(fù)雜,至今全球規(guī)模企業(yè)不超過(guò)12家。其中領(lǐng)先的生產(chǎn)商有美國(guó)氰特工業(yè)公司、赫氏公司以及日本的三菱麗陽(yáng)、德國(guó)SGL西格里集團(tuán)、臺(tái)灣省的臺(tái)塑集團(tuán)等少數(shù)單位掌握了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù),并且有規(guī)?；笊a(chǎn)。

航空航天歷來(lái)就是碳纖維的重要應(yīng)用領(lǐng)域。航空航天領(lǐng)域是世界碳纖維的傳統(tǒng)應(yīng)用市場(chǎng),新型超大型客機(jī)――空中客車(chē)A380和波音787,均大量使用碳纖維或碳纖維增強(qiáng)塑料作為主要的結(jié)構(gòu)材料。波音787中結(jié)構(gòu)材料有近50%需要使用碳纖維復(fù)合材料和玻璃纖維增強(qiáng)塑料,包括主機(jī)翼和機(jī)身。

除了航空航天以外,隨著全球風(fēng)電市場(chǎng)的逐步壯大,風(fēng)電葉片也已經(jīng)成為碳纖維主要的應(yīng)用領(lǐng)域之一。一套機(jī)組僅葉片就重18噸,如果采用碳纖維,減輕6噸的同時(shí)還增加了強(qiáng)度和韌性,也增加了發(fā)電功率。

碳纖維在汽車(chē)行業(yè)的需求前景也較為樂(lè)觀(guān)。碳纖維復(fù)合材料傳動(dòng)軸、尾翼和引擎蓋已經(jīng)在汽車(chē)行業(yè)廣泛應(yīng)用。

對(duì)于有車(chē)一族來(lái)說(shuō),比經(jīng)濟(jì)省油更重要的便是安全,不用鋼板,而用碳纖維等復(fù)合材料武裝起來(lái)的電動(dòng)車(chē)最高時(shí)速可以達(dá)到100公里/小時(shí),充滿(mǎn)一次電可以連續(xù)行駛超過(guò)百公里。比電力驅(qū)動(dòng)更引人注意的是高剛度車(chē)身。比起傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)車(chē)身,碳纖維材料制成的汽車(chē)能比使用鋼鐵減輕了60多公斤。此外,碳纖維的材料抗沖擊性相比鋼鐵強(qiáng),特別是用碳纖維制成的方向盤(pán),機(jī)械強(qiáng)度和抗沖擊性相比以前分別提高了35%到20%以上。整車(chē)強(qiáng)度理論上也比普通材料車(chē)強(qiáng)上20%到30%。更絕的是,碳纖維汽車(chē)不僅能應(yīng)付幾乎所有的惡劣地形,通過(guò)獨(dú)特的傳動(dòng)系統(tǒng)和超強(qiáng)抓地力輪胎的配合,還能不費(fèi)吹灰之力地爬上70度的斜坡,對(duì)于普通越野車(chē)來(lái)說(shuō),這幾乎是一項(xiàng)不可能完成的任務(wù) 。

目前,日產(chǎn)汽車(chē)、本田汽車(chē)和東麗公司將聯(lián)手開(kāi)發(fā)汽車(chē)車(chē)體用的新型碳纖維材料。合作企業(yè)還包括三菱麗陽(yáng)和東洋紡織,目標(biāo)是在2015年前開(kāi)始量產(chǎn),使車(chē)體較使用鋼材者輕40%。日本政府亦支持該項(xiàng)計(jì)劃,計(jì)劃未來(lái)5年投資1850萬(wàn)美元,希望在全球開(kāi)發(fā)環(huán)保車(chē)輛的趨勢(shì)中取得領(lǐng)先地位。德國(guó)寶馬汽車(chē)公司也宣布,公司將投資約4億歐元以生產(chǎn)計(jì)劃于2013年面市的全球首款以碳纖維塑料為車(chē)身材料的量產(chǎn)電動(dòng)汽車(chē)。

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關(guān)鍵詞：橋梁工程；碳纖維的加固；加固方法

中圖分類(lèi)號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1.引言

采用碳纖維加固材料修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)混凝土結(jié)構(gòu)，是近來(lái)發(fā)展的新型工法，利用碳纖維材料卓越的抗拉強(qiáng)度到達(dá)的增強(qiáng)構(gòu)件承載能力及剛度的目的。碳纖維加固法可用于橋梁混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時(shí)廣泛用于各類(lèi)工業(yè)與民用建筑物、構(gòu)造物的防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)。

2．碳纖維的加固原理

碳纖維在橋梁工程使用廣泛，其加固的基本原理是將抗拉強(qiáng)度極高的碳纖維用環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸成為復(fù)合增強(qiáng)材料；用環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補(bǔ)強(qiáng)的結(jié)構(gòu)上，形成一個(gè)新的復(fù)合體，使增強(qiáng)粘貼材料與原有鋼筋混凝同受力，增大結(jié)構(gòu)的抗裂或抗剪能力，以提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度、剛度、抗裂性和延長(zhǎng)性。

3．碳纖維加固的特點(diǎn)

碳纖維材質(zhì)自重輕，施工方便快捷，不增加結(jié)構(gòu)荷載；強(qiáng)度高，能靈活地用于抗彎、封閉箍和抗剪加固；柔韌性好，不受結(jié)構(gòu)外形限制；耐久性佳，抗化學(xué)腐蝕和惡劣環(huán)境氣候變化的能力強(qiáng)；同時(shí)抗高溫、抗蠕變、抗磨蝕、抗震性能好；在混凝土構(gòu)件、鋼結(jié)構(gòu)、木結(jié)構(gòu)均廣泛采用。

4．碳纖維復(fù)合材料

4.1碳纖維復(fù)合材料

碳纖維復(fù)合材料通常由纖維和基體組成。其力學(xué)特點(diǎn)是應(yīng)力應(yīng)變量完全線(xiàn)彈性，不存在屈服點(diǎn)或塑性區(qū)。由于碳纖維材料具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、耐腐蝕、耐疲勞等優(yōu)異物理力學(xué)性能，以及現(xiàn)場(chǎng)施工便捷，所以是舊橋加固補(bǔ)強(qiáng)的理想材料。碳纖維布的抗拉強(qiáng)度一般為3550MPa，彈性模量為2.35×105MPa，根據(jù)碳纖維布的品質(zhì)不同，其厚度為0. 11~ 0. 43mm，幅寬為20~100cm，卷材長(zhǎng)度為50~100m。

4.2粘結(jié)材料

粘結(jié)材料是指能將連續(xù)纖維狀的碳纖維結(jié)合在一起，同時(shí)又與混凝土表面粘合的系列材料。它是保證碳纖維布與混凝同工作的關(guān)鍵，應(yīng)有足夠的剛度與強(qiáng)度來(lái)保證碳纖維與混凝土間剪力的傳遞，同時(shí)應(yīng)有足夠的韌性，不會(huì)因混凝土開(kāi)裂導(dǎo)致脆性粘結(jié)破壞。此外，由于舊橋加固均在野外，所以粘結(jié)材料還應(yīng)能在一般氣候條件下固化，固化時(shí)間合適(一般保證有3h左右)，對(duì)組分含量不敏感，具有適宜的流動(dòng)性和粘度，固化收縮率小。粘結(jié)材料主要包括三類(lèi)材料：底層涂料、整平材料和浸漬樹(shù)脂。

5．加固受力特點(diǎn)分析

（1）碳纖維布有單向碳纖維布、單向碳纖維交織布、雙向碳纖維交織布及單向碳纖維層壓材料等多種，可根據(jù)需加固結(jié)構(gòu)的不同的部位和受力特性與方向等，選擇相應(yīng)的碳纖維布進(jìn)行加固。

（2）將抗拉性能優(yōu)良的碳纖維布用粘結(jié)材料粘貼到梁體底面或箱梁內(nèi)壁上，使其與原結(jié)構(gòu)布置的鋼筋一道共同承受拉力，以提高舊橋的承載能力。與其他加固方法相比，碳纖維布保證在設(shè)計(jì)荷載范圍內(nèi)與原結(jié)構(gòu)共同受力，其改變?cè)薪Y(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布程度最小。

（3）沿橋梁的主拉應(yīng)力方向或與裂縫垂直方向粘貼碳纖維布，兩端分別設(shè)置錨固端，可約束混凝土表面裂縫，防止裂縫擴(kuò)大，提高構(gòu)件抗彎剛度、減少構(gòu)件撓度、改善梁體受力狀態(tài)。

（4）應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況合理使用碳纖維布加固鋼筋混凝土梁式橋，因碳纖維布在加固混凝土構(gòu)件時(shí)，在提高受彎承載力的同時(shí)還影響受彎構(gòu)件的破壞形態(tài)。當(dāng)碳纖維布用量過(guò)多時(shí)，構(gòu)件的破壞形態(tài)由碳纖維被拉斷引起的破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榛炷帘煌蝗粔核槠茐?。還因碳纖維為完全彈性材料，它與鋼筋共同工作會(huì)減弱鋼筋塑性性能，碳纖維布用量過(guò)多，構(gòu)件延性將有所降低。

（5）碳纖維布加固后橋梁結(jié)構(gòu)破壞形式變?yōu)榇嘈云茐模涑休d力極限狀態(tài)應(yīng)按碳纖維抗拉強(qiáng)度的2 /3進(jìn)行抗彎承載力計(jì)算，不能按普通鋼筋混凝土考慮。

（6）碳纖維布可提高混凝土梁抗剪承載力，其作用機(jī)理類(lèi)似箍筋，同時(shí)還能明顯改善構(gòu)件的變形性能，增強(qiáng)構(gòu)件的變形能力。

參考文獻(xiàn)：

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關(guān)鍵詞：碳纖維；加固；粘貼；橋梁結(jié)構(gòu)；補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ342+.742 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

自上世紀(jì)七十年代末初期，歐洲進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）在土木工程應(yīng)用研究以來(lái)，具有極好的比強(qiáng)度和比剛度、優(yōu)秀耐腐蝕性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料已廣泛用于混凝土結(jié)構(gòu)的粘貼加固工程，形成了纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固已有混凝土橋梁的新技術(shù)，其中碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（CFRP）應(yīng)用更多?；炷翗蛄航Y(jié)構(gòu)的粘貼碳纖維板技術(shù)在加固中具有不中斷交通，且工期短，人工少的優(yōu)點(diǎn)。所以擴(kuò)展該項(xiàng)技術(shù)開(kāi)展了配有大偏心CFRP體外束預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋體系應(yīng)用研究，是本世紀(jì)新型橋梁建設(shè)方向之一。

1 碳纖維材料的基本特性

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料補(bǔ)強(qiáng)加固所采用的基本材料是高強(qiáng)度或高彈性模量的連續(xù)碳纖維，單向排列成束，用環(huán)氧樹(shù)脂浸漬固化的碳纖維板或未經(jīng)樹(shù)脂浸漬固化的碳纖維布，統(tǒng)稱(chēng)碳纖維片材。將片材用專(zhuān)門(mén)配制的粘貼樹(shù)脂或浸漬樹(shù)脂粘貼在橋梁混凝土構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面，樹(shù)脂固化后與原構(gòu)件形成新的受力復(fù)合體，共同工作。

1.1 碳纖維片材

片材碳纖維材料的拉伸強(qiáng)度在（2400～3400）MPa之間，與普通碳素鋼板拉伸強(qiáng)度為240MPa相比，片材的拉伸強(qiáng)度很高。

片材碳纖維材料的彈性模量依片材力學(xué)性能不同，碳纖維片材依力學(xué)性能分成高模量、高強(qiáng)度和中等模量三類(lèi)。高模量碳纖維片材的彈性模量較高，但其伸長(zhǎng)率較低。

相比之下，碳纖維片材的單位重比鋼材低許多，說(shuō)明碳纖維片材較輕。碳纖維的化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，本身不會(huì)受酸堿鹽及各類(lèi)化學(xué)介質(zhì)的腐蝕，有良好的耐寒和耐熱性。

1.2 配套樹(shù)脂類(lèi)粘結(jié)材料

混凝土結(jié)構(gòu)加固修補(bǔ)配套樹(shù)脂系統(tǒng)包括底層涂料，用于滲透過(guò)混凝土表面，促進(jìn)粘結(jié)并形成長(zhǎng)期持久界面的基礎(chǔ)；油灰，用于填充整個(gè)表面空隙并形成平整表面以便使用碳纖維片材；浸漬樹(shù)脂或粘結(jié)樹(shù)脂，前者用于碳纖維布粘貼，后者用于碳纖維板粘貼。

浸漬樹(shù)脂或粘貼樹(shù)脂是將碳纖維片粘附于混凝土構(gòu)件表面并與之緊密地結(jié)合在一起形成整體共同工作的關(guān)鍵，因此，樹(shù)脂同混凝土的粘貼強(qiáng)度大于混凝土的拉伸強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度。

就公路混凝土橋梁用碳纖維片材加固技術(shù)而言，環(huán)氧樹(shù)脂在不同施工環(huán)境溫度下固化性能有十分重要的意義，因?yàn)檫@涉及到粘貼工作質(zhì)量與如何盡量減少橋上正常交通中斷時(shí)間緊密相關(guān)。采用專(zhuān)配的環(huán)氧樹(shù)脂材料，在混凝土施工表面溫度（10～40）攝氏度時(shí)，粘貼環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)間約15小時(shí)以上，但粘貼后就可以使用的時(shí)間為45分鐘以上，專(zhuān)配的環(huán)氧樹(shù)脂材料的這一性能是完全適合混凝土橋梁的加固工作。

2 碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)的施工工藝

2.1 根據(jù)設(shè)計(jì)確定粘貼碳纖維的范圍進(jìn)行基底處理

2.1.1 將砼構(gòu)件表面的殘缺、破損及碳化層部分清除干凈，達(dá)到結(jié)構(gòu)密實(shí)部位。檢查外露鋼筋是否有銹蝕，并進(jìn)行必要的處理。對(duì)經(jīng)過(guò)剔鑿、清理和露筋的構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原。

2.1.2 裂縫修補(bǔ)?？p寬小于0.2mm的裂縫，用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷密封；大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂灌縫。

2.1.3 將構(gòu)件表面凸出部分（模板的段差等）打磨平整，修復(fù)后的段差盡量平順。用磨光機(jī)把棱角磨成半徑大于30mm的圓角。

2.1.4 清洗打磨過(guò)的構(gòu)件表面，并使其充分干燥。

2.2 底層涂刷（底層涂料具有較強(qiáng)的滲透性，可滲入砼表面內(nèi)）

2.2.1 把底層涂料的主劑和固化劑按規(guī)定比例稱(chēng)量準(zhǔn)確后放人容器內(nèi)，用攪拌器拌均勻，一次調(diào)和量應(yīng)在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。

2.2.2 用滾筒刷均勻的涂刷底層涂料。

2.2.3 底層涂料固化后，表面有凸起部分時(shí)要用砂紙磨光。

2.2.4 注意在氣溫小于5C，相對(duì)濕度大于85，砼表面含水率在8以上，有結(jié)露可能而無(wú)可靠保證措施時(shí)，均不得施工。

2.3 環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)構(gòu)件表面殘缺的修補(bǔ)

2.3.1 構(gòu)件表面凹陷部位應(yīng)用環(huán)氧膩?zhàn)犹钇?，修?fù)至表面平整。

2.3.2 內(nèi)角（段差、起拱等）要用環(huán)氧膩?zhàn)犹钛a(bǔ)使之平順。

2.4 貼碳纖維片。

2.4.1 為了防止碳纖維受損，在碳纖維片運(yùn)輸、儲(chǔ)存、裁切和粘貼過(guò)程中，嚴(yán)禁受彎折。貼片前應(yīng)用鋼直尺與壁紙刀按規(guī)定尺寸切斷纖維片，每段長(zhǎng)度一般不超過(guò)6rn。

2.4.2 碳纖維接頭必須搭接10cm以上，橫向不需搭接。

2.4.3 按規(guī)定比例摻配樹(shù)脂主劑和固化劑，用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)樹(shù)脂，稱(chēng)為下涂。

2.4.4 貼片時(shí)，在碳纖維片和樹(shù)脂之間盡量不要有空氣，可用羅拉沿著纖維方向在碳纖維片上對(duì)此滾壓，使樹(shù)脂滲入碳纖維中。

2.5 養(yǎng)護(hù)

粘貼碳纖維片后，需自然養(yǎng)護(hù)24h達(dá)到初期固化，并保證固化期間不受干擾。

2.6 涂裝

根據(jù)需要可在樹(shù)脂固化后加固補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，涂刷耐火涂層和色彩。

3 碳纖維（片材）加固處理要點(diǎn)

在進(jìn)行結(jié)構(gòu)加固處理前，先對(duì)梁板采取有效地卸載和支頂措施，然后按以下施工工序進(jìn)行加固施工。

3.1 破損面混凝土表面處理：清除被加固構(gòu)件表面的剝落、疏松、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層。

3.2 按設(shè)計(jì)要求對(duì)破損面鋼筋處理后用M45的環(huán)氧樹(shù)脂砂漿進(jìn)行灌縫或封閉處理，并保證鋼筋保護(hù)層厚度不小于15mm，利用打磨機(jī)將其表面打磨平整，并用鋼刷將其表面的粉塵、油污等不潔物清除干凈，使構(gòu)件加固表面平整、干燥無(wú)粉塵。另外，如碳纖維需沿基纖維方向繞構(gòu)件轉(zhuǎn)角處粘貼時(shí)，轉(zhuǎn)角粘貼處要進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀，圓弧半徑不應(yīng)小于20mm。

3.3 涂刷底層樹(shù)脂：用專(zhuān)用滾筒刷將底層樹(shù)脂均勻涂抹于混凝土表面，待樹(shù)脂表面指觸干燥時(shí)即進(jìn)行下一道工序施工。

3.4 找平處理：表面凹陷部位用找平材料填補(bǔ)平整，且不應(yīng)有菱角。

3.5 粘貼碳纖維片材：將配制好的浸漬樹(shù)脂均勻涂抹于所要粘貼的部位，并用橡膠滾筒沿纖維方向多次滾壓，擠除氣泡，使浸漬樹(shù)脂充分浸透碳纖維布，滾壓時(shí)不得損傷碳纖維布。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待纖維表面接觸干燥時(shí)即可進(jìn)行下一層的粘貼。如超過(guò)60min，則應(yīng)等12h后，再行涂刷粘結(jié)劑粘貼下一層。

3.6 在最后一層的碳纖維布的表面均勻涂抹浸漬樹(shù)脂。

4 對(duì)碳纖維加固補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)的展望

碳纖維用于砼結(jié)構(gòu)的修復(fù)補(bǔ)強(qiáng)雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但發(fā)展很快，其主要原因在于碳纖維片加固存在較多優(yōu)點(diǎn)：

4.1 施工簡(jiǎn)便迅速，無(wú)需模板、夾具、支撐等。

4.2 不增加結(jié)構(gòu)重量，碳纖維片重量200g/m～300g/m，設(shè)計(jì)厚度0.111mm～0.167mm，加上環(huán)氧樹(shù)脂的重量也很輕，對(duì)結(jié)構(gòu)自重影響可忽略不計(jì)。

4.3 能適應(yīng)各種結(jié)構(gòu)外形的補(bǔ)強(qiáng)。

4.4 可以多層粘貼?？筛鶕?jù)設(shè)計(jì)要求，在一個(gè)部位重疊粘貼。

隨著我國(guó)高等級(jí)公路的迅速發(fā)展，高速公路橋梁通車(chē)?yán)锍桃苍诓粩嘣鲩L(zhǎng)，橋梁由于各種原因造成承載力降低、混凝土強(qiáng)度降低或需要提高抗震能力和修補(bǔ)橋梁裂縫，都可以應(yīng)用碳纖維布補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。

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論文摘要：碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，分子結(jié)構(gòu)界于石墨和金剛石之間，含碳體積分?jǐn)?shù)隨品種而異，一般在0.9以上。

一、碳纖維的性能

1.1分類(lèi)

根據(jù)原絲類(lèi)型分類(lèi)可分為聚丙烯腈（PAN）基、瀝青基和粘膠基3種碳纖維，將原絲纖維加熱至高溫后除雜獲得。目前，PAN碳纖維市場(chǎng)用量最大；按力學(xué)性能可分為高模量、超高模量、高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度4種碳纖維；按用途可分為宇航級(jí)小絲束碳纖維和工業(yè)級(jí)大絲束碳纖維，其中小絲束初期以1K、3K、6K（1K為1000根長(zhǎng)絲）為主，逐漸發(fā)展為12K和24K，大絲束為48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。

1.2性能

碳纖維的主要性能：(1)密度小、質(zhì)量輕，密度為1.5～2克/立方厘米，相當(dāng)于鋼密度的l/4、鋁合金密度的1/2；(2)強(qiáng)度、彈性模量高，其強(qiáng)度比鋼大4-5倍，彈性回復(fù)l00%；(3)具有各向異性，熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降，耐驟冷、急熱，即使從幾千度的高溫突然降到常溫也不會(huì)炸裂；(4)導(dǎo)電性好，25。C時(shí)高模量纖維為775μΩ/cm，高強(qiáng)度纖維為1500μΩ/cm；(5)耐高溫和低溫性好，在3000。C非氧化氣氛下不融化、不軟化，在液氮溫度下依舊很柔軟，也不脆化；(6)耐酸性好，對(duì)酸呈惰性，能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸等侵蝕。此外，還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和使中子減速等特性。

通常，碳纖維不單獨(dú)使用，而與塑料、橡膠、金屬、水泥、陶瓷等制成高性能的復(fù)合材料，該復(fù)合材料也具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、耐疲勞、抗腐蝕、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等優(yōu)良性質(zhì)，已在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。

1.3應(yīng)用領(lǐng)域

由于碳纖維具有高強(qiáng)、高模、耐高溫、耐疲勞、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性，因此被廣泛應(yīng)用于土木建筑、航空航天、汽車(chē)、體育休閑用品、能源以及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域。此外，碳纖維在電子通信、石油開(kāi)采、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用，主要用于放電屏蔽材料、防靜電材料、分離鈾的離心機(jī)材料、電池的電極，在生化防護(hù)、除臭氧、食品等領(lǐng)域種也有出色的表現(xiàn)。

二、生產(chǎn)工藝

通常用有機(jī)物的炭化來(lái)制取碳纖維，即聚合預(yù)氧化、炭化原料單體—原絲—預(yù)氧化絲—碳纖維。碳纖維的品質(zhì)取決于原絲，其生產(chǎn)工藝決定了碳纖維的優(yōu)劣。以聚丙烯腈(PAN)纖維為原料，干噴濕紡和射頻法新工藝正逐步取代傳統(tǒng)的碳纖維制備方法(干法和濕法紡絲)。

2.1干噴濕紡法

干噴濕紡法即干濕法，是指紡絲液經(jīng)噴絲孔噴出后，先經(jīng)過(guò)空氣層(亦叫干段)，再進(jìn)入凝固浴進(jìn)行雙擴(kuò)散、相分離和形成絲條的方法。經(jīng)過(guò)空氣層發(fā)生的物理變化有利于形成細(xì)特化、致密化和均質(zhì)化的絲條，紡出的纖維體密度較高，表面平滑無(wú)溝槽，且可實(shí)現(xiàn)高速紡絲，用于生產(chǎn)高性能、高質(zhì)量的碳纖維原絲。

干噴濕紡裝置常為立式噴絲機(jī)，從噴絲板噴出的紡絲液細(xì)流經(jīng)空氣段(干段)后進(jìn)入凝固浴，完成干噴濕紡過(guò)程；再經(jīng)導(dǎo)向輥、離浴輥引出的絲條經(jīng)后處理得到PAN纖維。

離開(kāi)噴絲板后的紡絲液細(xì)流先經(jīng)過(guò)空氣層(干段)再進(jìn)入凝固浴，干段很短，但對(duì)凝固相分離和成纖結(jié)構(gòu)有著重大影響，在空氣層，擠出的紡絲液細(xì)流中的溶劑急速蒸發(fā)，表面形成了薄薄致密層，細(xì)流進(jìn)入凝固浴后可抑制雙擴(kuò)散速度；由于在噴絲板出口處產(chǎn)生膨脹效應(yīng)，靠細(xì)流自身的重力以及牽伸力向下流動(dòng)，然后經(jīng)干噴濕紡的正牽伸可使脹大部分被牽伸變細(xì)后進(jìn)入凝固??；凝固浴采用低溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比和低溫凝固，低溶劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)配比可加大溶劑與細(xì)流之間的質(zhì)量分?jǐn)?shù)差，加速擴(kuò)散；低溫可抑制擴(kuò)散速度，利于沉淀結(jié)構(gòu)致密化、均質(zhì)化，最終紡出的原絲和所制碳纖維表面較平滑而無(wú)溝槽。

與純濕紡相比，干噴濕紡可紡出較高密度且無(wú)明顯皮芯結(jié)構(gòu)的原絲，大幅提高了纖維的抗拉強(qiáng)度，可生產(chǎn)細(xì)特化和均質(zhì)化的高性能碳纖維。

2.2射頻法

PAN原絲經(jīng)過(guò)預(yù)氧化(200～350。C，射頻負(fù)壓軟等離子法)、碳化(800～1200。C，微波加熱法)到石墨化(2400～2600。C，射頻加熱法)，主要受到牽伸狀態(tài)下的溫度控制。在這一形成過(guò)程中達(dá)到纖維定型、碳元素富集，分子結(jié)構(gòu)從聚丙烯腈高分子結(jié)構(gòu)—亂層的石墨結(jié)構(gòu)—三維有序的石墨結(jié)構(gòu)。

國(guó)內(nèi)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的“射頻法碳纖維石墨化生產(chǎn)工藝”開(kāi)辟了碳纖維生產(chǎn)的創(chuàng)新之路，它采用射頻負(fù)壓軟等離子法預(yù)氧化PAN原絲，接著用微波加熱法碳化，最后用射頻加熱法石墨化形成小絲束碳纖維。

三、碳纖維的發(fā)展

3.1國(guó)外發(fā)展

以PAN碳纖維為例，該纖維國(guó)際上研發(fā)已有30年左右，目前世界碳纖維的生產(chǎn)能力在3.4～3.8萬(wàn)噸左右，主要集中在日本、英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)、韓國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣省。日本三家以腈綸纖維為主要產(chǎn)品的公司（東麗、東邦以及三菱人造絲公司）依靠其先進(jìn)的紡絲科學(xué)技術(shù)，形成了高性能原絲生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，大量生產(chǎn)高性能碳纖維，使日本成為碳纖維大國(guó)，無(wú)論質(zhì)量還是數(shù)量上都處于世界前三位，三大集團(tuán)占據(jù)了世界75%以上的產(chǎn)量。

3.2國(guó)內(nèi)發(fā)展

我國(guó)聚丙烯腈基碳纖維的研究開(kāi)發(fā)始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)由于碳纖維作為重要的軍工產(chǎn)品，國(guó)外對(duì)我國(guó)進(jìn)行嚴(yán)格技術(shù)封鎖，使得當(dāng)時(shí)我國(guó)聚丙烯腈基碳纖維基本上以自主研究開(kāi)發(fā)為主。1976年中科院山西煤化所建成第一條聚丙烯腈基碳纖維中試生產(chǎn)線(xiàn)，生產(chǎn)出高強(qiáng)I型碳纖維，其產(chǎn)品性能基本達(dá)到日本東麗公司的T200。繼而從“六五”開(kāi)始試制高強(qiáng)Ⅱ型碳纖維(相當(dāng)于T300)，但到目前為止產(chǎn)品性能指標(biāo)仍未達(dá)到T300標(biāo)準(zhǔn)。吉林石化公司在采用硝酸一步法生產(chǎn)原絲的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)出性能基本接近T300的碳纖維，但該法對(duì)環(huán)境污染較大，因而現(xiàn)已放棄。由于種種原因我國(guó)碳纖維發(fā)展緩慢，表現(xiàn)為生產(chǎn)規(guī)模小、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)品規(guī)格少、品種單一、沒(méi)有高性能產(chǎn)品、技術(shù)設(shè)備落后，大多沒(méi)有形成規(guī)模效益，這些成為制約我國(guó)碳纖維發(fā)展的瓶頸。

近些年來(lái)，隨著我國(guó)整體實(shí)力的不斷提升，對(duì)碳纖維的需求量也與日俱增，而我國(guó)碳纖維現(xiàn)階段大部分依賴(lài)進(jìn)口，2004年全國(guó)碳纖維用量為4000噸，國(guó)內(nèi)實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為1O多噸，而且無(wú)論是質(zhì)量還是規(guī)模與國(guó)外相比差距都很大。另?yè)?jù)估測(cè)2009年我國(guó)碳纖維需求將達(dá)到7500噸，這表明我國(guó)碳纖維嚴(yán)重供不應(yīng)求。盡管目前國(guó)際社會(huì)碳纖維的制造技術(shù)與產(chǎn)品對(duì)華出口有所松動(dòng)，通用級(jí)碳纖維進(jìn)口渠道已經(jīng)開(kāi)通，但高性能碳纖維對(duì)我國(guó)依然限制。

近年來(lái)，由于我國(guó)對(duì)碳纖維需求的日益增加，聚丙烯腈基碳纖維又成為國(guó)內(nèi)新材料業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)，如上海石化公司準(zhǔn)備采用NaSCN一步法生產(chǎn)數(shù)千噸PAN基原絲。上海星樓實(shí)業(yè)有限公司擬建立400噸/年大絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，上海市合纖所采用亞砜?jī)刹椒ㄑ兄坪托∨可a(chǎn)PAN基原絲以及碳纖維，上海碳素廠(chǎng)也有小型碳化線(xiàn)及碳纖維下游產(chǎn)品。安徽華皖集團(tuán)(原蚌埠燈芯絨集團(tuán)公司)建立500噸/年P(guān)AN原絲和200噸/年碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，其PAN原絲采用亞砜一步法，技術(shù)由國(guó)外引進(jìn)，產(chǎn)品以12K的T300級(jí)碳纖維為主，并準(zhǔn)備引進(jìn)成熟的預(yù)浸料生產(chǎn)線(xiàn)。廣西桂林市化纖總廠(chǎng)擬建200噸/年碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品為3-12K的小絲束碳纖維。山東天泰碳纖維有限責(zé)任公司將建立400噸/年生產(chǎn)線(xiàn)，碳纖維性能為T(mén)300級(jí)水平，產(chǎn)品以12K為主。青島化工學(xué)院高分子工程材料研究所(恒晨公司)將建立50噸/年左右的碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)。江蘇揚(yáng)州與中國(guó)科學(xué)院山西煤炭研究所也計(jì)劃合作建立高性能聚丙烯腈原絲和碳纖維的生產(chǎn)中試基地。吉林石化公司放棄了以前采用硝酸一步法生產(chǎn)原絲的技術(shù)，與北京化工大學(xué)合作承擔(dān)了國(guó)家“九五”科技攻關(guān)項(xiàng)目，共同研究開(kāi)發(fā)二甲基亞砜法高性能聚丙烯腈原絲生產(chǎn)技術(shù)，并將充分依靠自己的技術(shù)建立500噸/年原絲和200噸/年碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)。蘭化集團(tuán)化纖廠(chǎng)已有100噸/年原絲生產(chǎn)線(xiàn)和預(yù)氧化生產(chǎn)裝置，計(jì)劃配套碳化裝置生產(chǎn)碳纖維，原絲采用NaSCN一步法，該廠(chǎng)的腈綸生產(chǎn)線(xiàn)是我國(guó)從國(guó)外最早引進(jìn)的，有豐富的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)積累。吉林碳素廠(chǎng)是我國(guó)小絲束碳纖維生產(chǎn)基地，已向用戶(hù)提供50余噸小絲束碳纖維。目前，該廠(chǎng)正在建立新的小絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，擴(kuò)大產(chǎn)量，以滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。此外，山西榆次化纖廠(chǎng)是我國(guó)唯一用亞砜一步法生產(chǎn)PAN基原絲達(dá)數(shù)十年的單位，目前仍在生產(chǎn)。大連興科碳纖維有限公司已建成380噸/年生產(chǎn)線(xiàn)，是目前我國(guó)唯一實(shí)現(xiàn)碳纖維產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)，位居大陸首位，并在世界排名第十一，據(jù)專(zhuān)家評(píng)價(jià)該公司實(shí)際擁有年產(chǎn)量800噸的生產(chǎn)能力，產(chǎn)品各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)水平。

3.3存在問(wèn)題和差距

一是國(guó)內(nèi)PAN碳纖維總生產(chǎn)能力較小，實(shí)際生產(chǎn)量?jī)H30～40噸/年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)的需要（約5000～6000噸），目前我國(guó)95%的碳纖維依靠進(jìn)口；二是與國(guó)際先進(jìn)水平相比，國(guó)產(chǎn)碳纖維強(qiáng)度低（僅相當(dāng)于東麗公司已基本決定淘汰的T300水平），均勻性、穩(wěn)定性差（強(qiáng)度、模量、線(xiàn)密度的CV值均為國(guó)外產(chǎn)品的一倍以上），毛絲多（斷頭率為國(guó)外產(chǎn)品的6倍），品種單一且價(jià)格昂貴（為國(guó)外產(chǎn)品的1.5～3倍），發(fā)展水平總體落后發(fā)到國(guó)家近20～30年；三是廠(chǎng)家、裝置規(guī)模小，技術(shù)設(shè)備落后，經(jīng)濟(jì)效益差。

四、產(chǎn)業(yè)分析

4.1世界碳纖維市場(chǎng)

4.1.1世界碳纖維擴(kuò)產(chǎn)加速

2003年以前碳纖維基本供大于求，屬于買(mǎi)方市場(chǎng)，當(dāng)時(shí)工業(yè)用普通模量級(jí)12K碳纖維價(jià)格僅12美元/公斤，但到了2004年形勢(shì)突變，碳纖維一下子由買(mǎi)方市場(chǎng)變?yōu)橘u(mài)方市場(chǎng)，價(jià)格一路攀升，2005年翻了好幾倍，2006年更是處于有價(jià)無(wú)市的情況，這給碳纖維廠(chǎng)家?guī)?lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇。從2004年開(kāi)始全球碳纖維廠(chǎng)家興起了一輪擴(kuò)產(chǎn)熱潮。

日本東麗集團(tuán)公司

2004年4月陸續(xù)開(kāi)始了一系列擴(kuò)產(chǎn)項(xiàng)目，見(jiàn)表5。

2004年4月12日宣布日本Ehime擴(kuò)產(chǎn)2200噸/年，2007年1月開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。

2004年4月14日宣布法國(guó)Soficar擴(kuò)產(chǎn)800噸/年，2007年10月開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。

2004年4月26日宣布美國(guó)CFA擴(kuò)產(chǎn)1800噸/年，2006年初開(kāi)始生產(chǎn)。

2008年還將分別在日本和美國(guó)各擴(kuò)產(chǎn)1800噸/年。

2008年?yáng)|麗公司碳纖維產(chǎn)能將達(dá)到17500噸/年，差不多是2005的兩倍。計(jì)劃到2010年，東麗公司全球碳纖維市場(chǎng)的占有率要從2004年的34%提高到40%。2005年?yáng)|麗還和波音公司協(xié)議，今后17年內(nèi)東麗將提供29億美元的碳纖維(主要是T700)給波音公司，用于B-787的生產(chǎn)。

日本帝人東邦集團(tuán)公司

東邦集團(tuán)緊隨其后，從2004年8月開(kāi)始進(jìn)行了一系列收購(gòu)和擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃：

2004年8月31日宣布收購(gòu)美國(guó)Fortfil全部3500噸/年大絲束碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，將其改造成700噸/年小絲束，1700噸/年預(yù)氧化纖維，保留1300噸/年大絲束碳纖維。2006年4月15日東邦決定在日本Mishima投資大約1億美元(10.7billionyen)，擴(kuò)大碳纖維生產(chǎn)能力2700噸/年，到2008年4月完成。

2008年?yáng)|邦集團(tuán)碳纖維產(chǎn)能11800噸/年，其中小絲束10500噸/年。大絲束1300噸/年。總產(chǎn)能仍居世界第二，見(jiàn)表6。

日本三菱人造絲集團(tuán)公司

日本三菱集團(tuán)也加快了擴(kuò)產(chǎn)步伐，從2005年到2007年，3年內(nèi)碳纖維產(chǎn)能將增加72%，接近或趕上東邦的產(chǎn)能，見(jiàn)表7。

2005年4月，宣布增加日本生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)能2200噸/年；2007～2008年完成。

2005年l0月，宣布三菱和SGL結(jié)成碳纖維聯(lián)盟，三菱提供技術(shù)和原絲，在SGL蘇格蘭生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)碳纖維，2006年二季度開(kāi)始生產(chǎn)，三菱的回報(bào)是500～700噸/年碳纖維。

2005年底計(jì)劃完成美國(guó)Grafil擴(kuò)產(chǎn)500噸/年的任務(wù)。

2008年三菱集團(tuán)碳纖維產(chǎn)能將達(dá)到7900～81O0噸/年。由于三菱碳纖維此前尚未取得適航認(rèn)可，只能用于工業(yè)和體育休閑用品，公司努力爭(zhēng)取2005年取得AirbusA380認(rèn)可，使其碳纖維在宇航工業(yè)得到應(yīng)用。

表

此外，中國(guó)臺(tái)塑集團(tuán)2005年5月24日宣布擴(kuò)大碳纖維產(chǎn)能，從1850噸/年增加到2950噸/年，2006年12月完成。

美國(guó)Hexcel公司2005年11月16日宣布在西班牙馬德里附近建碳纖維廠(chǎng)，另外美國(guó)猶塔工廠(chǎng)也增加碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)能增加大約50%，即從2270噸/年增加到3300噸/年，2006～2007年完成。目標(biāo)很明確，針對(duì)A380、A350和B787對(duì)碳纖維的大量需求。

Zoltek公司2006年1月3日?qǐng)?bào)告，希望碳纖維產(chǎn)能從2006年的4080噸/年增加到2007年8620噸/年。從2004年l2月l6日開(kāi)始和世界最大的風(fēng)能廠(chǎng)家Vistas等協(xié)議，為他們提供風(fēng)電葉片用大絲束碳纖維。

美國(guó)Cytec公司準(zhǔn)備耗資超過(guò)l0億美元建立新的碳纖維生產(chǎn)線(xiàn)，目前在選址和設(shè)計(jì)選擇，計(jì)劃2009年開(kāi)始工作。

4.1.2碳纖維供需狀況將趨于緩和

根據(jù)表9和圖1、圖2對(duì)碳纖維產(chǎn)能和需求的預(yù)測(cè)分析可以看出，2005年全球碳纖維供小于求，按ChrisRed的預(yù)測(cè)缺口約2000噸，Toray預(yù)測(cè)缺口近3000噸，中國(guó)臺(tái)塑預(yù)測(cè)缺口也有約1000噸，這就是2005年碳纖維緊張的說(shuō)明。2006年雖然碳纖維廠(chǎng)家紛紛擴(kuò)產(chǎn)，其供應(yīng)量應(yīng)較需求量大，但是擴(kuò)產(chǎn)部分要到2006年底或2007年初才能上市供應(yīng)，且超過(guò)部分有限，仍不能滿(mǎn)足用戶(hù)要求。因此2006年碳纖維供應(yīng)仍然緊張。2007年以后全球碳纖維產(chǎn)量將明顯增加，擴(kuò)量部分陸續(xù)上市，供應(yīng)量顯著超過(guò)需求量，供需矛盾得到緩解，緊張狀況將會(huì)所改變。

4.2中國(guó)碳纖維市場(chǎng)

（1）需求增長(zhǎng)快。我國(guó)碳纖維現(xiàn)階段絕大部分依賴(lài)進(jìn)口，2004年全國(guó)碳纖維用量為4000噸，2005年用量約5000噸，年增長(zhǎng)率在20%以上，到2009年將達(dá)到7500噸/年，而國(guó)內(nèi)現(xiàn)有產(chǎn)量?jī)H約40噸左右，無(wú)論質(zhì)量和規(guī)模與國(guó)外相比差距都很大。

（2）產(chǎn)能瓶頸明顯。我國(guó)除了華皖碳纖維及少數(shù)科研院所具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈外，絕大部分企業(yè)僅僅具有部分碳纖維及其制品的生產(chǎn)工藝。安徽華皖碳纖維有限公司目前已經(jīng)順利完成200噸碳纖維及500噸碳纖維原絲的生產(chǎn)裝置的安裝，2007年還計(jì)劃開(kāi)工建設(shè)800噸碳纖維及1800噸碳纖維原絲二期項(xiàng)目。

（3）生產(chǎn)效益大。如果按丙烯腈1.3萬(wàn)元/噸的銷(xiāo)售價(jià)格計(jì)算，大體可以測(cè)算出碳纖維原絲及碳纖維的生產(chǎn)成本，分別為4.4萬(wàn)元/噸、18萬(wàn)元/噸。一般情況下，軍工級(jí)碳纖維（3～6K）的售價(jià)在200萬(wàn)元/噸左右，民用碳纖維（12K）售價(jià)為55萬(wàn)元/噸，可見(jiàn)碳纖維的盈利空間還是非?？捎^(guān)的。

五、發(fā)展對(duì)策和措施

近年來(lái)，中國(guó)復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)有了很大的進(jìn)步，已成為碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用大國(guó)。但是我國(guó)大陸碳纖維長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口，受治于人，面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的形勢(shì)，必須采取行之有效的措施。

（1）堅(jiān)持自主創(chuàng)新是發(fā)展我國(guó)碳纖維的唯一出路。碳纖維是軍需戰(zhàn)略物資，是國(guó)防建設(shè)、先進(jìn)武器不可或缺的關(guān)鍵材料，不可能也不應(yīng)該長(zhǎng)期依賴(lài)進(jìn)口。15年前美國(guó)國(guó)防部就下決心民用碳纖維可以從國(guó)外進(jìn)口，國(guó)防工業(yè)所需的碳纖維必須國(guó)內(nèi)自行生產(chǎn)。中國(guó)更不能長(zhǎng)期從國(guó)外進(jìn)口國(guó)防工業(yè)所需要的碳纖維。德國(guó)、法國(guó)雖然也生產(chǎn)碳纖維，但是碳纖維的核心原絲技術(shù)牢牢掌握在日本人手中，至今德國(guó)和法國(guó)得不到PAN原絲技術(shù)。因此中國(guó)不可能引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)的碳纖維制造技術(shù)，只能自力更生，依靠自己，別無(wú)出路。

（2）堅(jiān)持應(yīng)用中改進(jìn)提高是碳纖維發(fā)展的科學(xué)規(guī)律。

篇5

關(guān)鍵詞：碳纖維產(chǎn)品，國(guó)際貿(mào)易， 現(xiàn)狀分析

碳纖維是以碳元素為主體(碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%～95%)的高分子纖維，是一種新型非金屬材料，它是利用各種有機(jī)纖維在惰性氣體中、高溫狀態(tài)下碳化而制得。根據(jù)所采用原料不同，可以分為三大類(lèi)，即:聚丙烯腈基（PAN）、瀝青基和黏膠基碳纖維。其中產(chǎn)量最大、用途最廣泛的是PAN基碳纖維。

與碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新型材料，與傳統(tǒng)高性能材料相比，它具有最高的比強(qiáng)度（是一般金屬的3-5倍）和最高的比模量，特別是較高的熱穩(wěn)定性（空氣中400C緩慢氧化和在2000C以上的高溫惰性環(huán)境中，碳材料是唯一強(qiáng)度不下降的物質(zhì)，是其他主要結(jié)構(gòu)材料（金屬及其合金）所無(wú)法比擬的）和化學(xué)惰性，使其具有耐燒蝕和耐腐蝕的優(yōu)勢(shì)。此外，碳纖維還兼具其他多種優(yōu)良性能， 如低密度（是一般金屬的1/4-1/5）使其成為減重、增強(qiáng)的最佳材料；耐摩擦、 抗疲勞、震動(dòng)衰減性高、電及熱傳導(dǎo)性高、熱膨脹系數(shù)低、光穿透性高，非磁體但有電磁屏蔽性等。[1]

碳纖維復(fù)合材料(CFRP)作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有重量輕、模量高、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐熱沖擊、耐腐蝕、吸振性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。[2]

1 我國(guó)碳纖維制品產(chǎn)業(yè)國(guó)際貿(mào)易現(xiàn)狀

我國(guó)在八十年代初開(kāi)始研制CFRP體育運(yùn)動(dòng)器材。1983哈爾濱玻璃鋼研究所研制的CFRP羽毛球拍，1987年研制成功碳纖維，玻璃纖維混雜增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)四人皮艇。八十年代中期，由于中國(guó)的改革開(kāi)放政策和勞動(dòng)力低廉等原因，臺(tái)灣逐步把勞動(dòng)力密集，污染嚴(yán)重的CFRP體育器材制造業(yè)轉(zhuǎn)往大陸沿海地區(qū)。例如，臺(tái)灣80％的高爾夫球桿、40．50％的網(wǎng)球拍、羽毛球拍，60％以上的自行車(chē)架制造業(yè)轉(zhuǎn)移到深圳、東莞、福州和廈門(mén)等地；一些發(fā)達(dá)國(guó)家也把該種體育器材制造業(yè)轉(zhuǎn)來(lái)中國(guó)。例如，韓國(guó)把其大部分CFRP釣魚(yú)桿制造業(yè)轉(zhuǎn)來(lái)中國(guó)天津、威海和寧波等地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年國(guó)產(chǎn)CFRP釣魚(yú)桿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、自行車(chē)等已分別占到世界同類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量的60％、60％、75％、65％。這些CFRP體育休閑用品所消耗的CF量，約占當(dāng)年世界CF消耗總量的16％。然而，由于國(guó)際CFRP體育休閑用品已處于飽和狀態(tài)。[3]

向宇宙空間發(fā)射物體需要極大的推力，重量的減輕將會(huì)帶來(lái)極大的效益，此外宇宙空間溫度變化劇烈，要求材料耐熱、耐低溫及尺寸穩(wěn)定。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是比較理想的材料。因此在人造衛(wèi)星的主結(jié)構(gòu)、天線(xiàn)、太陽(yáng)能電池帆板、航天飛機(jī)方面均得到應(yīng)用。由于航空航天方面主要考慮的是材料性能，不太考慮材料的成本，因此碳

纖維及其復(fù)合材料才得以被做為不可缺少的材料進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。

1995年美日共同開(kāi)發(fā)的B777飛機(jī)上先進(jìn)復(fù)合材料的用量己達(dá)到24％，至于新一代直升飛機(jī)，其旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)身幾乎全部是用碳纖維增強(qiáng)塑料制成。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料性能的提高，它在航空領(lǐng)域特別是大型民用客機(jī)上的應(yīng)用將會(huì)日益增大。

正是因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料在軍事上具有極大的應(yīng)用空間，碳纖維原絲一直是作為軍事資源而言，其技術(shù)引進(jìn)和貨物貿(mào)易也是受到碳纖維工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的進(jìn)出口限制的。根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析，2006年，碳纖維制品出口總額為6039.1343萬(wàn)美元，進(jìn)口總額為3015.9312萬(wàn)美元， 我們可以得到我國(guó)的碳纖維制品的出口大于進(jìn)口，保持貿(mào)易逆差，但是從單價(jià)和數(shù)額上我們可以看見(jiàn)，我國(guó)碳纖維制品進(jìn)出口的格局是因?yàn)閿?shù)量上的限制，進(jìn)口的單價(jià)高于出口的單價(jià)，進(jìn)口的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于出口的數(shù)量，這說(shuō)明了一方面發(fā)達(dá)的碳纖維技術(shù)國(guó)家對(duì)我國(guó)進(jìn)口碳纖維制品有所限制，另一方面說(shuō)明我國(guó)的貿(mào)易逆差在于碳纖維制品的加工，利用中國(guó)廉價(jià)的勞動(dòng)力和對(duì)環(huán)境污染的較低成本代價(jià)將碳纖維制品的生產(chǎn)設(shè)在中國(guó)，以較大量的加工廠(chǎng)的模式完成碳纖維制品。根據(jù)要素稟賦理論，碳纖維制品在中國(guó)的進(jìn)出口貿(mào)易仍舊屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品。

近年來(lái), 我國(guó)的碳纖維市場(chǎng)發(fā)展很快, 今年可望達(dá)到1200t-1500t/a, 大都由日本、臺(tái)灣省臺(tái)塑和韓國(guó)產(chǎn)品所占領(lǐng), 最近美國(guó)產(chǎn)品也開(kāi)始打入中國(guó)市場(chǎng)。此外日本的三家原絲小絲束已輸入我國(guó)東邦也在設(shè)法找渠道輸入, 這對(duì)暫無(wú)國(guó)產(chǎn)合格原絲的碳纖維廠(chǎng)家來(lái)說(shuō), 無(wú)疑是個(gè)機(jī)遇, 因?yàn)槠涫蹆r(jià)低于國(guó)產(chǎn)品, 而性能和質(zhì)量好但它對(duì)生產(chǎn)原絲的廠(chǎng)家和即將引進(jìn)原絲生產(chǎn)線(xiàn)的企業(yè)來(lái)說(shuō), 又是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn), 迫使他們必須不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量, 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本, 不然會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn), 除非是自己消化掉并發(fā)展下游制品。

2、對(duì)于我國(guó)碳纖維制品進(jìn)出口貿(mào)易的思考

碳纖維制品和我國(guó)大部分勞動(dòng)輸出型產(chǎn)品一樣，都存在著只是國(guó)外的代工廠(chǎng)的問(wèn)題。正如郎咸平所言：“事實(shí)上我們制造的過(guò)程當(dāng)中，破壞我們的環(huán)境，浪費(fèi)我們的資源，剝削我們的勞動(dòng)?！碧祭w維雖然被冠以高科技技術(shù)產(chǎn)品，但在掌握了這一領(lǐng)域的技術(shù)范疇來(lái)看，中國(guó)的逆差實(shí)際上是以低廉的人力成本，資源成本和環(huán)境成本換來(lái)的。而改變這一狀況最基本的就是要加速我國(guó)碳纖維制品的技術(shù)研制和高性能碳纖維原絲的研發(fā)。

根據(jù)波特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)理論，一個(gè)國(guó)家或其特定產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為基于比較優(yōu)勢(shì)而形成的一國(guó)或企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。但是單純的比較優(yōu)勢(shì)不能形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中幾種具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的是具有壟斷性的資源和技術(shù)，創(chuàng)新能力是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。但現(xiàn)在總體上粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式還沒(méi)有根本轉(zhuǎn)變，自主創(chuàng)新的能力還比較低，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力還主要體現(xiàn)在由低人力資源成本主導(dǎo)的勞動(dòng)密集性進(jìn)出口產(chǎn)品上。因此，面對(duì)保護(hù)期之后多元而白熱化的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，我們應(yīng)當(dāng)在發(fā)揮原有比較優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)創(chuàng)新來(lái)提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將潛在的比較優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，才能真正實(shí)現(xiàn)自身國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升，更好地應(yīng)對(duì)當(dāng)前的新形勢(shì)。

波特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)理論指出，在一國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力形成過(guò)程中，一國(guó)的要素稟賦、需求狀況、相關(guān)產(chǎn)業(yè)或輔助產(chǎn)業(yè)、公司的策略、結(jié)構(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)等四大因素對(duì)一國(guó)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的形成具有促進(jìn)或阻礙的作用。因此，一國(guó)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的取得最終落實(shí)到其資源合理配置和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善之上，所以我們可以從我國(guó)的產(chǎn)業(yè)布局整體來(lái)把握競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

首先，整合資源，走集約化發(fā)展道路。中國(guó)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，基本上還是一種外延粗放以規(guī)模取向的簡(jiǎn)單增長(zhǎng)方式，與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提倡的以效率、質(zhì)量、環(huán)保取向的內(nèi)涵集約式增長(zhǎng)有很大的不同。因此，我們應(yīng)該通過(guò)整合資源，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，使經(jīng)濟(jì)在高效率水平上運(yùn)行。并鼓勵(lì)有實(shí)力的企業(yè)“走出去”，到國(guó)際市場(chǎng)上去“搶蛋糕”，在競(jìng)爭(zhēng)中提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力。其次，著眼區(qū)域經(jīng)濟(jì)，走產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展模式。將那些產(chǎn)品關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，價(jià)值鏈長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)通過(guò)整合，形成區(qū)域性產(chǎn)業(yè)集群。通過(guò)集群內(nèi)部技術(shù)外溢、資源共享達(dá)到成本降低，并形成自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力。最后，積極引導(dǎo)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。在國(guó)際貿(mào)易中，雖然存在有技術(shù)外溢和“干中學(xué)”(Learn by Doing)的效應(yīng)，但是我們?nèi)匀灰獜?qiáng)調(diào)高新技術(shù)的自主創(chuàng)新能力的開(kāi)發(fā)，而這正是我國(guó)當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力缺乏的主要原因。我們可以通過(guò)政府的政策引導(dǎo)和高校、科研機(jī)構(gòu)的成果產(chǎn)業(yè)化，來(lái)發(fā)展自己國(guó)家在未來(lái)具有競(jìng)爭(zhēng)能力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

從技術(shù)上而言，制約我國(guó)基碳纖維發(fā)展的基本因素是原絲質(zhì)量差和無(wú)高精度的碳化裝置，國(guó)家“ 十二五”的重大科技攻關(guān)課題或“863”計(jì)劃應(yīng)緊緊圍繞此項(xiàng)重點(diǎn)同時(shí)也要配套考慮輔料問(wèn)題。此外, 如何正確處理大絲束和小絲束基碳纖維的關(guān)系, 也是我國(guó)業(yè)界十分關(guān)心的問(wèn)題[4]。

大絲束碳纖維無(wú)疑是今后的發(fā)展方向之一, 對(duì)傳統(tǒng)材料和許多產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代有十分重要的意義, 但考慮到我國(guó)目前還處于開(kāi)發(fā)初期約95%以上的市場(chǎng)仍依賴(lài)于24K以下的小絲束碳纖維, 特別是軍工急需的碳纖維100%為小絲束。從國(guó)際上看, 目前小絲束的市場(chǎng)仍占居優(yōu)勢(shì), 而且目前世界需求量最大的T300檔次的碳纖維正迅速向T700性能水平過(guò)渡, 土木建筑和體育用品用的碳纖維有相當(dāng)一部分采用的12K T700型產(chǎn)品而大絲束碳纖維的強(qiáng)度指標(biāo)4.9Gpa是很難達(dá)到的, 而且其性能離散系數(shù)要比小絲束大這就決定在一些高科技和軍工領(lǐng)域以及事關(guān)生命安全與要求長(zhǎng)壽命的應(yīng)用領(lǐng)域, 仍需要小絲束碳纖維。有些重要的工業(yè)領(lǐng)域如土木建筑雖然也可以選用大絲束碳纖維, 但加固層數(shù)要比采用同樣性能檔次的小絲束碳纖維要多, 才能達(dá)到相同的加固水平從而抵消了其價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)。為此在今后相當(dāng)時(shí)期內(nèi)小絲束碳纖維仍將有其強(qiáng)大的生命力。

3、結(jié)論

如上所述，碳纖維制品屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品的輸出，要改變這種狀況我們必須要加大實(shí)驗(yàn)研究。目前而言，我國(guó)的大絲束碳纖維應(yīng)著力于解決其原絲的國(guó)產(chǎn)化和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面。

參考文獻(xiàn)

[1]賀福。碳纖維及其應(yīng)用技術(shù)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2004，9

[2] 王秋霞。世界復(fù)合材料強(qiáng)國(guó)與我國(guó)的復(fù)合材料現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向。玻璃鋼復(fù)合材料，1999，1：1-9

篇6

關(guān)鍵詞：碳纖維產(chǎn)品，國(guó)際貿(mào)易， 現(xiàn)狀分析

碳纖維是以碳元素為主體(碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)在90%～95%)的高分子纖維，是一種新型非金屬材料，它是利用各種有機(jī)纖維在惰性氣體中、高溫狀態(tài)下碳化而制得。根據(jù)所采用原料不同，可以分為三大類(lèi)，即:聚丙烯腈基（PAN）、瀝青基和黏膠基碳纖維。其中產(chǎn)量最大、用途最廣泛的是PAN基碳纖維。

與碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新型材料，與傳統(tǒng)高性能材料相比，它具有最高的比強(qiáng)度（是一般金屬的3-5倍）和最高的比模量，特別是較高的熱穩(wěn)定性（空氣中400?C緩慢氧化和在2000?C以上的高溫惰性環(huán)境中，碳材料是唯一強(qiáng)度不下降的物質(zhì)，是其他主要結(jié)構(gòu)材料（金屬及其合金）所無(wú)法比擬的）和化學(xué)惰性，使其具有耐燒蝕和耐腐蝕的優(yōu)勢(shì)。此外，碳纖維還兼具其他多種優(yōu)良性能， 如低密度（是一般金屬的1/4-1/5）使其成為減重、增強(qiáng)的最佳材料；耐摩擦、 抗疲勞、震動(dòng)衰減性高、電及熱傳導(dǎo)性高、熱膨脹系數(shù)低、光穿透性高，非磁體但有電磁屏蔽性等。[1]

碳纖維復(fù)合材料(CFRP)作為一種先進(jìn)的復(fù)合材料，具有重量輕、模量高、比強(qiáng)度大、熱膨脹系數(shù)低、耐高溫、耐熱沖擊、耐腐蝕、吸振性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車(chē)等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。[2]

1 我國(guó)碳纖維制品產(chǎn)業(yè)國(guó)際貿(mào)易現(xiàn)狀

我國(guó)在八十年代初開(kāi)始研制CFRP體育運(yùn)動(dòng)器材。1983哈爾濱玻璃鋼研究所研制的CFRP羽毛球拍，1987年研制成功碳纖維，玻璃纖維混雜增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂的蜂窩夾層結(jié)構(gòu)四人皮艇。八十年代中期，由于中國(guó)的改革開(kāi)放政策和勞動(dòng)力低廉等原因，臺(tái)灣逐步把勞動(dòng)力密集，污染嚴(yán)重的CFRP體育器材制造業(yè)轉(zhuǎn)往大陸沿海地區(qū)。例如，臺(tái)灣80％的高爾夫球桿、40．50％的網(wǎng)球拍、羽毛球拍，60％以上的自行車(chē)架制造業(yè)轉(zhuǎn)移到深圳、東莞、福州和廈門(mén)等地；一些發(fā)達(dá)國(guó)家也把該種體育器材制造業(yè)轉(zhuǎn)來(lái)中國(guó)。例如，韓國(guó)把其大部分CFRP釣魚(yú)桿制造業(yè)轉(zhuǎn)來(lái)中國(guó)天津、威海和寧波等地。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2002年國(guó)產(chǎn)CFRP釣魚(yú)桿、高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、自行車(chē)等已分別占到世界同類(lèi)產(chǎn)品產(chǎn)量的60％、60％、75％、65％。這些CFRP體育休閑用品所消耗的CF量，約占當(dāng)年世界CF消耗總量的16％。然而，由于國(guó)際CFRP體育休閑用品已處于飽和狀態(tài)。[3]

向宇宙空間發(fā)射物體需要極大的推力，重量的減輕將會(huì)帶來(lái)極大的效益，此外宇宙空間溫度變化劇烈，要求材料耐熱、耐低溫及尺寸穩(wěn)定。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是比較理想的材料。因此在人造衛(wèi)星的主結(jié)構(gòu)、天線(xiàn)、太陽(yáng)能電池帆板、航天飛機(jī)方面均得到應(yīng)用。由于航空航天方面主要考慮的是材料性能，不太考慮材料的成本，因此碳

纖維及其復(fù)合材料才得以被做為不可缺少的材料進(jìn)行研究開(kāi)發(fā)。

1995年美日共同開(kāi)發(fā)的B777飛機(jī)上先進(jìn)復(fù)合材料的用量己達(dá)到24％，至于新一代直升飛機(jī)，其旋轉(zhuǎn)葉片及機(jī)身幾乎全部是用碳纖維增強(qiáng)塑料制成。隨著碳纖維增強(qiáng)塑料性能的提高，它在航空領(lǐng)域特別是大型民用客機(jī)上的應(yīng)用將會(huì)日益增大。

正是因?yàn)樘祭w維增強(qiáng)復(fù)合材料在軍事上具有極大的應(yīng)用空間，碳纖維原絲一直是作為軍事資源而言，其技術(shù)引進(jìn)和貨物貿(mào)易也是受到碳纖維工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的進(jìn)出口限制的。根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)分析，2006年，碳纖維制品出口總額為6039.1343萬(wàn)美元，進(jìn)口總額為3015.9312萬(wàn)美元， 我們可以得到我國(guó)的碳纖維制品的出口大于進(jìn)口，保持貿(mào)易逆差，但是從單價(jià)和數(shù)額上我們可以看見(jiàn)，我國(guó)碳纖維制品進(jìn)出口的格局是因?yàn)閿?shù)量上的限制，進(jìn)口的單價(jià)高于出口的單價(jià)，進(jìn)口的數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于出口的數(shù)量，這說(shuō)明了一方面發(fā)達(dá)的碳纖維技術(shù)國(guó)家對(duì)我國(guó)進(jìn)口碳纖維制品有所限制，另一方面說(shuō)明我國(guó)的貿(mào)易逆差在于碳纖維制品的加工，利用中國(guó)廉價(jià)的勞動(dòng)力和對(duì)環(huán)境污染的較低成本代價(jià)將碳纖維制品的生產(chǎn)設(shè)在中國(guó)，以較大量的加工廠(chǎng)的模式完成碳纖維制品。根據(jù)要素稟賦理論，碳纖維制品在中國(guó)的進(jìn)出口貿(mào)易仍舊屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品。

近年來(lái)， 我國(guó)的碳纖維市場(chǎng)發(fā)展很快， 今年可望達(dá)到1200t-1500t/a， 大都由日本、臺(tái)灣省臺(tái)塑和韓國(guó)產(chǎn)品所占領(lǐng)， 最近美國(guó)產(chǎn)品也開(kāi)始打入中國(guó)市場(chǎng)。此外日本的三家原絲小絲束已輸入我國(guó)東邦也在設(shè)法找渠道輸入， 這對(duì)暫無(wú)國(guó)產(chǎn)合格原絲的碳纖維廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)， 無(wú)疑是個(gè)機(jī)遇， 因?yàn)槠涫蹆r(jià)低于國(guó)產(chǎn)品， 而性能和質(zhì)量好但它對(duì)生產(chǎn)原絲的廠(chǎng)家和即將引進(jìn)原絲生產(chǎn)線(xiàn)的企業(yè)來(lái)說(shuō)， 又是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)， 迫使他們必須不斷提高產(chǎn)品質(zhì)量， 擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本， 不然會(huì)有一定的風(fēng)險(xiǎn)， 除非是自己消化掉并發(fā)展下游制品。

2、對(duì)于我國(guó)碳纖維制品進(jìn)出口貿(mào)易的思考

碳纖維制品和我國(guó)大部分勞動(dòng)輸出型產(chǎn)品一樣，都存在著只是國(guó)外的代工廠(chǎng)的問(wèn)題。正如郎咸平所言：“事實(shí)上我們制造的過(guò)程當(dāng)中，破壞我們的環(huán)境，浪費(fèi)我們的資源，剝削我們的勞動(dòng)?！碧祭w維雖然被冠以高科技技術(shù)產(chǎn)品，但在掌握了這一領(lǐng)域的技術(shù)范疇來(lái)看，中國(guó)的逆差實(shí)際上是以低廉的人力成本，資源成本和環(huán)境成本換來(lái)的。而改變這一狀況最基本的就是要加速我國(guó)碳纖維制品的技術(shù)研制和高性能碳纖維原絲的研發(fā)。

根據(jù)波特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)理論，一個(gè)國(guó)家或其特定產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)為基于比較優(yōu)勢(shì)而形成的一國(guó)或企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。但是單純的比較優(yōu)勢(shì)不能形成競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中幾種具有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的是具有壟斷性的資源和技術(shù)，創(chuàng)新能力是競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。但現(xiàn)在總體上粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式還沒(méi)有根本轉(zhuǎn)變，自主創(chuàng)新的能力還比較低，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力還主要體現(xiàn)在由低人力資源成本主導(dǎo)的勞動(dòng)密集性進(jìn)出口產(chǎn)品上。因此，面對(duì)保護(hù)期之后多元而白熱化的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)，我們應(yīng)當(dāng)在發(fā)揮原有比較優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)創(chuàng)新來(lái)提升競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，將潛在的比較優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，才能真正實(shí)現(xiàn)自身國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提升，更好地應(yīng)對(duì)當(dāng)前的新形勢(shì)。

波特的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)理論指出，在一國(guó)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力形成過(guò)程中，一國(guó)的要素稟賦、需求狀況、相關(guān)產(chǎn)業(yè)或輔助產(chǎn)業(yè)、公司的策略、結(jié)構(gòu)和競(jìng)爭(zhēng)等四大因素對(duì)一國(guó)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的形成具有促進(jìn)或阻礙的作用。因此，一國(guó)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的取得最終落實(shí)到其資源合理配置和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的改善之上，所以我們可以從我國(guó)的產(chǎn)業(yè)布局整體來(lái)把握競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

首先，整合資源，走集約化發(fā)展道路。中國(guó)的持續(xù)高速增長(zhǎng)，基本上還是一種外延粗放以規(guī)模取向的簡(jiǎn)單增長(zhǎng)方式，與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力提倡的以效率、質(zhì)量、環(huán)保取向的內(nèi)涵集約式增長(zhǎng)有很大的不同。因此，我們應(yīng)該通過(guò)整合資源，避免低水平的重復(fù)建設(shè)，使經(jīng)濟(jì)在高效率水平上運(yùn)行。并鼓勵(lì)有實(shí)力的企業(yè)“走出去”，到國(guó)際市場(chǎng)上去“搶蛋糕”，在競(jìng)爭(zhēng)中提升自己的競(jìng)爭(zhēng)力。其次，著眼區(qū)域經(jīng)濟(jì)，走產(chǎn)業(yè)集群發(fā)展模式。將那些產(chǎn)品關(guān)聯(lián)性強(qiáng)，價(jià)值鏈長(zhǎng)的產(chǎn)業(yè)通過(guò)整合，形成區(qū)域性產(chǎn)業(yè)集群。通過(guò)集群內(nèi)部技術(shù)外溢、資源共享達(dá)到成本降低，并形成自己的核心競(jìng)爭(zhēng)力。最后，積極引導(dǎo)，加強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。在國(guó)際貿(mào)易中，雖然存在有技術(shù)外溢和“干中學(xué)”(Learn by Doing)的效應(yīng)，但是我們?nèi)匀灰獜?qiáng)調(diào)高新技術(shù)的自主創(chuàng)新能力的開(kāi)發(fā)，而這正是我國(guó)當(dāng)前國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力缺乏的主要原因。我們可以通過(guò)政府的政策引導(dǎo)和高校、科研機(jī)構(gòu)的成果產(chǎn)業(yè)化，來(lái)發(fā)展自己國(guó)家在未來(lái)具有競(jìng)爭(zhēng)能力的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。

從技術(shù)上而言，制約我國(guó)基碳纖維發(fā)展的基本因素是原絲質(zhì)量差和無(wú)高精度的碳化裝置，國(guó)家“ 十二五”的重大科技攻關(guān)課題或“863”計(jì)劃應(yīng)緊緊圍繞此項(xiàng)重點(diǎn)同時(shí)也要配套考慮輔料問(wèn)題。此外， 如何正確處理大絲束和小絲束基碳纖維的關(guān)系， 也是我國(guó)業(yè)界十分關(guān)心的問(wèn)題[4]。

大絲束碳纖維無(wú)疑是今后的發(fā)展方向之一， 對(duì)傳統(tǒng)材料和許多產(chǎn)業(yè)的更新?lián)Q代有十分重要的意義， 但考慮到我國(guó)目前還處于開(kāi)發(fā)初期約95%以上的市場(chǎng)仍依賴(lài)于24K以下的小絲束碳纖維， 特別是軍工急需的碳纖維100%為小絲束。從國(guó)際上看， 目前小絲束的市場(chǎng)仍占居優(yōu)勢(shì)， 而且目前世界需求量最大的T300檔次的碳纖維正迅速向T700性能水平過(guò)渡， 土木建筑和體育用品用的碳纖維有相當(dāng)一部分采用的12K T700型產(chǎn)品而大絲束碳纖維的強(qiáng)度指標(biāo)4.9Gpa是很難達(dá)到的， 而且其性能離散系數(shù)要比小絲束大這就決定在一些高科技和軍工領(lǐng)域以及事關(guān)生命安全與要求長(zhǎng)壽命的應(yīng)用領(lǐng)域， 仍需要小絲束碳纖維。有些重要的工業(yè)領(lǐng)域如土木建筑雖然也可以選用大絲束碳纖維， 但加固層數(shù)要比采用同樣性能檔次的小絲束碳纖維要多， 才能達(dá)到相同的加固水平從而抵消了其價(jià)格低的優(yōu)勢(shì)。為此在今后相當(dāng)時(shí)期內(nèi)小絲束碳纖維仍將有其強(qiáng)大的生命力。

3、結(jié)論

如上所述，碳纖維制品屬于勞動(dòng)密集型產(chǎn)品的輸出，要改變這種狀況我們必須要加大實(shí)驗(yàn)研究。目前而言，我國(guó)的大絲束碳纖維應(yīng)著力于解決其原絲的國(guó)產(chǎn)化和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)方面。

參考文獻(xiàn)

[1]賀福。碳纖維及其應(yīng)用技術(shù)?；瘜W(xué)工業(yè)出版社，2004，9

[2] 王秋霞。世界復(fù)合材料強(qiáng)國(guó)與我國(guó)的復(fù)合材料現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)向。玻璃鋼復(fù)合材料，1999，1：1-9

[3] 李金濤，宣昌茂。我國(guó)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的市場(chǎng)狀況。現(xiàn)代企業(yè)文化。2008，20（96）：6-23

篇7

最強(qiáng)碳纖維新機(jī)

華碩BU400商務(wù)超極本

在快速、頻繁的移動(dòng)辦公過(guò)程中，對(duì)筆記本電腦的堅(jiān)固性、移動(dòng)性、高效性、穩(wěn)定性都提出了極其苛刻的要求，這些因素也決定了職場(chǎng)人士對(duì)商務(wù)本的最終選擇，而華碩BU400正是一款極具堅(jiān)固性與高效性的筆記本電腦。

華碩BU400頂蓋部分采用為碳纖維材質(zhì)，可抵擋更大的瞬間沖擊力，避免屏幕損壞。頂蓋上的編織紋理表面輔以特殊約束涂層并在四周進(jìn)行了金屬圈邊處理，以避免堅(jiān)硬的碳纖溢出。華碩BU400配備全新第三代英特爾酷睿i5- 3317U處理器，搭載于Intel Ivy Bridge平臺(tái)，更配置了8GB DDR3 1600 MHz高速內(nèi)存，支持純SSD固態(tài)硬盤(pán)和SSD加機(jī)械硬盤(pán)的混合硬盤(pán)模式，具備Intel HD Graphics 4000核芯顯卡與NVIDIA NVS 5200M雙顯卡切換。

華碩BU400

處理器 i5-3317U

內(nèi)存 8GB DDR3 1600MHz

顯卡 HD 4000/NVS 5200M

-馮華

筆記本電腦

創(chuàng)造無(wú)限可能

宏碁Aspire P3超極本

日前，全新一代屏幕與鍵盤(pán)可分離的超極本宏碁Aspire P3以全新的“童話(huà)”形象隆重登場(chǎng)，為科技男的求愛(ài)之路“探索無(wú)限可能”。P3是宏碁以觸控、可分離的設(shè)計(jì)理念重新定義的超極本。

宏碁P3的機(jī)身以流暢的線(xiàn)條配以金屬質(zhì)感的銀色外殼讓人眼前一亮，超極本與平板電腦之間的變身也簡(jiǎn)單易操作，只需從鍵盤(pán)保護(hù)套上端邊緣處將屏幕輕輕撬出，超極本瞬間成為平板電腦，超輕鋁合金材質(zhì)的宏碁P3機(jī)身厚度僅9.95mm，重量?jī)H為790g，猶如一本雜志，便攜易用；“穿上”深色皮革質(zhì)感的鍵盤(pán)皮套后，將屏幕固定在保護(hù)套內(nèi)并固定在鍵盤(pán)上的凹槽處，P3立即變身為功能強(qiáng)大的超極本，展現(xiàn)商務(wù)用機(jī)的內(nèi)斂與沉穩(wěn)。

宏碁Aspire P3超極本

處理器 全新英特爾酷睿i3/i5

屏幕 11.6英寸1355×768十點(diǎn)觸控

電池續(xù)航 6小時(shí)

-王炳晨

一體電腦

安卓一體機(jī)

惠普Slate 21 AiO正式上市

8月14日，惠普宣布旗下首款采用Android平臺(tái)的一體電腦HP Slate 21 AiO將于近日上市。它采用全新的Android 4.2.2操作系統(tǒng)，支持多人賬戶(hù)登錄，能夠讓全家每一位用戶(hù)都獨(dú)立定制桌面內(nèi)容和應(yīng)用軟件。另外，HP Slate 21 AiO還可以與其他采用安卓系統(tǒng)的手機(jī)、平板等便攜設(shè)備共享信息，實(shí)現(xiàn)同屏顯示。內(nèi)置無(wú)限網(wǎng)卡、藍(lán)牙4.0和Wireless Direct無(wú)線(xiàn)打印技術(shù)，更是能方便設(shè)備間視頻、照片等數(shù)據(jù)的傳遞。Slate 21搭載了NV Tegra四核心處理器，支持1080p分辨率顯示，內(nèi)置DTS雙揚(yáng)聲器，21.5英寸的簡(jiǎn)約機(jī)身，在IPS廣視角面板的色彩表現(xiàn)下，能夠提供更好的影音效果?？偟膩?lái)看，惠普 Slate 21 AiO的軟硬件配置都很全面。

惠普Slate 21 AiO

系統(tǒng) 安卓 4.2.2

處理器 NVIDIA Tegra四核

特色 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡/無(wú)線(xiàn)打印

-王宇

耳機(jī)

心的震撼

愛(ài)戴客N10

隨著如今人們對(duì)完美音質(zhì)的追求，市面上針對(duì)各種音樂(lè)播放器和電腦所必需的周邊產(chǎn)品需求越來(lái)越大，尤其對(duì)耳機(jī)的音質(zhì)要求也越來(lái)越高。映泰最近就推出了專(zhuān)門(mén)針對(duì)Hi-Fi平臺(tái)使用的iDEQ愛(ài)戴客高保真耳機(jī)，好的播放源最重要還要有好的播放耳機(jī)。

篇8

關(guān)鍵詞：碳纖維加固特點(diǎn) 施工工藝

1 概述

在現(xiàn)有橋梁中，有不少橋梁，由于當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)偏低造成歷史遺留問(wèn)題，行車(chē)密度及車(chē)輛載重越來(lái)越大，公路橋梁負(fù)荷日趨加重而不得不對(duì)已有橋梁進(jìn)行維修、加固。在碳纖維加固技術(shù)問(wèn)世之前，我國(guó)一直延用傳統(tǒng)加固方法，其具體方法有：加大截面法、外包鋼筋加固法、粘鋼加固法、加大混凝土截面等方法來(lái)達(dá)到混凝土的加固效果。在“碳纖維加固技術(shù)”出現(xiàn)之后，這種新型加固技術(shù)迅速占領(lǐng)建筑市場(chǎng)，幾乎將傳統(tǒng)加固方法取而代之。

所謂碳纖維加固技術(shù)是指采用高性能粘結(jié)劑將碳纖維布粘貼在橋梁梁體表面，使兩者共同工作，提高橋梁的承載能力，由此而達(dá)到對(duì)橋梁進(jìn)行加固、補(bǔ)強(qiáng)的目的。要求基層混凝土的強(qiáng)度等級(jí)不低于C15即可。

2 特點(diǎn)

碳纖維，形態(tài)上比人的頭發(fā)絲還要細(xì)100倍，密度不到鋼的1/4，但鋼度卻是鋼的4倍，抗拉強(qiáng)度則是鋼的7～9倍。碳纖維材料的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕，在彈性模量方面某些高彈性碳纖維甚至在鋼材的兩倍以上，并且施工性能與耐久性良好，更可貴的是它還具備可加工性，另外碳纖維材料質(zhì)量輕、材質(zhì)薄，單層的粘貼厚度僅1.0mm左右，經(jīng)過(guò)粘貼后單位面積重量不超過(guò)1.0kg，經(jīng)過(guò)加工修補(bǔ)不增加原結(jié)構(gòu)自重，不會(huì)改變?cè)瓨?gòu)件尺寸，既避免了粘貼鋼板時(shí)所帶來(lái)的視覺(jué)上的粗糙感又達(dá)到了較之更好的加固效果。另外，碳纖維加固技術(shù)可降低建筑物的加固成本，延長(zhǎng)使用壽命。因此，碳素纖維作為新時(shí)期的補(bǔ)強(qiáng)材料，而備受社會(huì)關(guān)注。

3 適用范圍

混凝土構(gòu)件、木結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等均可用碳纖維加固的方法進(jìn)行加固和補(bǔ)修，并且加固后構(gòu)件承受能力、抗震性能和耐久性能都可以大幅度提高。①混凝土結(jié)構(gòu)物、橋梁及建筑物的梁、柱、面板加固。②被鹽腐蝕的混凝土、橋梁以及河川構(gòu)造物的防護(hù)與加固。③隧道、港灣設(shè)施、煙囪、倉(cāng)庫(kù)、廠(chǎng)房的加固。由于碳纖維加固自身的特點(diǎn)，因此多用于混凝土結(jié)構(gòu)抗彎、抗剪加固，同時(shí)廣泛用于各類(lèi)工業(yè)與民用建筑物、防震、防裂、防腐的補(bǔ)強(qiáng)及提高設(shè)計(jì)荷載等級(jí)方面。

4 工藝原理

碳纖維材料具有高強(qiáng)度、高彈性模量、重量輕及耐腐蝕等特點(diǎn)。抗拉強(qiáng)度方面甚至是普通鋼筋的十倍左右，彈性模量方面略高于普通鋼筋。加固和修復(fù)混凝土結(jié)構(gòu)所使用的碳纖維材料主要分為碳纖維材料和配套樹(shù)脂兩種，其中碳纖維材料是一種很好的加固修復(fù)材料，在抗拉強(qiáng)度方面是建筑鋼材的十倍、彈性模量方面碳纖維材料與鋼材相當(dāng)，但是有些（如高彈性）碳纖維材料的彈性模量甚至是鋼材的兩倍以上，且施工性與耐久性表現(xiàn)良好；配套樹(shù)脂主要包括底層樹(shù)脂、找平樹(shù)脂及粘結(jié)樹(shù)脂三種，前兩種的功能是提高碳纖維的粘結(jié)質(zhì)量，而粘結(jié)樹(shù)脂的作用則是使碳纖維與混凝土能夠形成復(fù)合型的統(tǒng)一體，使它們作為整體共同發(fā)揮作用，提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗剪承載力以及加強(qiáng)抗彎性，從而達(dá)到對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件進(jìn)行加固和補(bǔ)強(qiáng)的效果。

5 施工工藝

對(duì)碳纖維進(jìn)行加固的流程為：構(gòu)件表面處理――粘貼面基層處理――涂底層涂料――構(gòu)件表面環(huán)氧膩?zhàn)有扪a(bǔ)――貼碳纖維片材――氧化固化―― 涂裝。

5.1 對(duì)基底處理 按照設(shè)計(jì)要求采用碳纖維技術(shù)對(duì)基底進(jìn)行相應(yīng)的處理：①對(duì)混凝土構(gòu)件的表面出現(xiàn)殘缺、破損和碳化層的部分進(jìn)行清理，對(duì)剔鑿、清理、露筋的構(gòu)件殘缺部分進(jìn)行修補(bǔ)復(fù)原，直到結(jié)構(gòu)部件密實(shí)部位為止。排查外露鋼筋的銹蝕狀況，如有則進(jìn)行必要的處理。②裂縫的修補(bǔ)。通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行表面涂刷和密封方式處理縫寬小于0.2mm的裂縫，對(duì)于大于0.2mm的裂縫用環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行灌縫。③對(duì)貼片范圍的定位、劃墨線(xiàn)、按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。④打磨結(jié)構(gòu)部件表面凸出部分（模板的段差等）進(jìn)行整平處理，修復(fù)后的高度差不得超過(guò)1mm；用磨光機(jī)把棱角打磨成半徑大于30mm的圓角。⑤用高壓水或壓縮空氣除凈構(gòu)件表面的粉塵，并使其充分干燥。

5.2 涂刷底層樹(shù)脂 ①把按比例調(diào)好底膠主劑和固化劑導(dǎo)入容器內(nèi)，用攪拌器攪拌均勻，量的大小控制在可使用時(shí)間內(nèi)用完為準(zhǔn)。②用滾筒刷把底膠均勻地涂刷，注意直橫涂抹均勻，自然風(fēng)干。需要涂刷兩層時(shí)，應(yīng)在第一層指觸干燥后再涂刷第二層。③底膠固化后，表面有凸起部分時(shí)要用磨光機(jī)或砂紙磨平。④當(dāng)氣溫低于5℃，相對(duì)濕度大于85%，混凝土表面含水率在8%以上，以及因降雨或結(jié)露而沒(méi)有有效的保證措施時(shí)，不能進(jìn)行施工，要根據(jù)溫度、濕度選擇適當(dāng)?shù)牡啄z。

5.3 找平處理 ①用環(huán)氧膩?zhàn)訉?duì)結(jié)構(gòu)部件表面凹陷部位進(jìn)行填平，直到修復(fù)平整，內(nèi)角（起拱段差、等）用環(huán)氧膩?zhàn)犹畛溥M(jìn)行整平處理。②找平膠涂刮后，表面上的糙紋，應(yīng)用砂紙打磨平整。③整平膠料固化后，方可進(jìn)行下一道工序。

5.4 粘貼碳纖維片 ①在運(yùn)輸、儲(chǔ)存、剪切、粘貼碳纖維片時(shí)，確保碳纖維質(zhì)量嚴(yán)禁彎折。貼片時(shí)用鋼直尺和壁紙刀按規(guī)定尺寸裁剪纖維片。②碳纖維片接頭，其受力方向（順紋方向）每端的搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于200mm，若粘貼層數(shù)超過(guò)3層，該搭接長(zhǎng)度不應(yīng)小于300mm；對(duì)非受力方向（橫紋方向）每邊的搭接長(zhǎng)度可取100mm，當(dāng)平行粘貼多條碳纖維板時(shí)，兩板之間空隙應(yīng)不小于5mm。③對(duì)樹(shù)脂主劑和固化劑按規(guī)定比例進(jìn)行配比，利用滾筒刷均勻地涂刷黏結(jié)樹(shù)脂。④貼片。用碳纖維片和樹(shù)脂進(jìn)行粘連，用橡皮滾筒沿著纖維方向在碳纖維片上進(jìn)行滾壓，接觸面之間不要有空氣，這樣可以使樹(shù)脂滲入碳纖維中，并使纖維片的鋪層均勻壓實(shí)，無(wú)氣泡出現(xiàn)。

5.5 碳纖維片養(yǎng)護(hù) ①碳纖維片的粘貼。達(dá)到初期固化前需要自然養(yǎng)護(hù)24h，并確保固化期間不受影響。②碳纖維片粘貼后，對(duì)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度所需自然養(yǎng)護(hù)的時(shí)間的規(guī)定：平均氣溫在10℃以下時(shí)，需要2周；平均氣溫在10℃以上20℃以下時(shí)，需要1～2周；平均氣溫高于20℃時(shí)，需要1周。在自然養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)避免物體硬性沖擊貼片。

5.6 涂裝 根據(jù)需要可以在樹(shù)脂固化后加固、補(bǔ)強(qiáng)構(gòu)件表面，并涂刷耐火涂層和色彩。

6 施工注意事項(xiàng)

6.1 碳纖維片材選擇 檢查是否均勻。只有分布排列均勻的碳纖維束，經(jīng)加復(fù)合工成后，才能保證材料整體受力均勻；若碳纖維片材均勻性不好，會(huì)因?yàn)闃?gòu)件受力不同導(dǎo)致纖維片受力不均，最后不能充分顯碳纖維補(bǔ)強(qiáng)的效果。因此，要保證加固質(zhì)量，要擇均勻性較好的碳纖維片材。

6.2 碳纖維（片材）粘貼 ①進(jìn)行碳纖維片材表面處理和粘貼，首先對(duì)加固設(shè)計(jì)部位進(jìn)行放線(xiàn)定位。②碳纖維片材裁剪。按照要求的尺寸對(duì)碳纖維片材裁剪，使裁剪后的織物寬度保持在100mm到150mm之間。③清理碳纖維片材表面的粉塵并擦拭干凈。進(jìn)行兩層粘貼時(shí)，底層碳纖維片材兩面都要擦拭干凈。④碳纖維片材擦拭干凈再涂刷粘結(jié)樹(shù)脂，膠層應(yīng)呈凸起狀且平均厚度不小于2mm。⑤把涂有粘結(jié)樹(shù)脂的碳纖維片材用手輕壓。沿著纖維片材方向用橡膠滾筒均勻平穩(wěn)壓實(shí)，使樹(shù)脂從兩邊溢出，保證密實(shí)粘貼良好。⑥通過(guò)連續(xù)粘貼的方式進(jìn)行兩層碳纖維片材的粘貼。如果不能粘貼，那么對(duì)底層碳纖維片材重新進(jìn)行清潔處理。⑦碳纖維的配套用膠要遠(yuǎn)離火源，避免陽(yáng)光直射。配置及使用時(shí)必須保持良好的通風(fēng)。⑧考慮環(huán)境濕度對(duì)樹(shù)脂固化的負(fù)面影響?；炷恋恼迟N部位含水率不宜小于4%，且不應(yīng)大于6%。⑨把按規(guī)定比例配制好的樹(shù)脂放入容器，進(jìn)行攪拌直到色澤均勻。攪拌用的容器內(nèi)不能有油污及雜質(zhì)。⑩根據(jù)季節(jié)和溫度，需要使用不同型號(hào)的粘貼樹(shù)脂確保粘貼的質(zhì)量。這樣才能把握對(duì)樹(shù)脂施工時(shí)的可操作時(shí)間和固化時(shí)間。

7 碳纖維加固效益優(yōu)勢(shì)

采用碳纖維方式進(jìn)行加固，在費(fèi)用方面與一般的粘貼鋼板法差不多，與傳統(tǒng)加固法相比，采用碳纖維加固法優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)在：高強(qiáng)高效、施工便捷，不改變?cè)Y(jié)構(gòu)物的結(jié)構(gòu)外觀(guān)，不會(huì)對(duì)原結(jié)構(gòu)造成損害，后期維護(hù)費(fèi)用低并且施工質(zhì)量有保證?；瘜W(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐腐蝕性以及抗疲勞性能等方面更加突出，并且沒(méi)有濕作業(yè)，現(xiàn)場(chǎng)不需固定設(shè)備，場(chǎng)地占用少。在工期和條件方面具有明顯的優(yōu)勢(shì)，采用碳纖維加固法加固效果好，適用范圍廣，質(zhì)量有保證，經(jīng)過(guò)碳纖維加固修補(bǔ)后，基本不增加原結(jié)構(gòu)自重，更不會(huì)改變?cè)瓨?gòu)件尺寸。

參考文獻(xiàn)：

[1]任振華.碳纖維加固橋梁技術(shù)實(shí)用研究[J].價(jià)值工程，2011（19）.

篇9

[關(guān)鍵詞]峰谷電價(jià) 碳纖維采暖 智能分時(shí)控制 間斷性加熱

中圖分類(lèi)號(hào)：TU832.16 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）17-0150-01

碳纖維是一種纖維狀碳材料，強(qiáng)度比鋼大、密度比鋁小、比不銹鋼還耐腐蝕、熱力學(xué)性能十分優(yōu)異的新型材料。

目前，碳纖維在替代采暖材料核心發(fā)熱體上有良好的應(yīng)用。在德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家很多節(jié)能采暖設(shè)備的核心發(fā)熱體已逐步升級(jí)到碳纖維材料。碳纖維材料在采暖方面的應(yīng)用主要利用了材料的耐腐蝕并抗氧化，高穩(wěn)定性，壽命更長(zhǎng)，熱換率高達(dá)98%以上等特點(diǎn)。有著金屬、PTC等電熱體不可比擬的優(yōu)勢(shì)。

一、碳纖維采暖的原理及主要特點(diǎn)

碳纖維采暖是利用電力通過(guò)碳纖維分子活動(dòng)振蕩做布朗運(yùn)動(dòng)取得熱量。這種取暖方式充分利用了熱量的三種傳播方式，即：熱傳導(dǎo)，熱對(duì)流和熱輻射。其主要特點(diǎn)有：

1、升溫迅速，電熱轉(zhuǎn)換效率達(dá)98% 以上，省電節(jié)能。2、遠(yuǎn)紅外輻射率高，8―15μm 遠(yuǎn)紅外低溫輻射對(duì)人體有益。3、化學(xué)性能穩(wěn)定，發(fā)熱體抗氧化性能好，不易老化，經(jīng)久耐用。4、電阻值穩(wěn)定，發(fā)熱均勻，發(fā)熱溫度、發(fā)熱能量可隨電線(xiàn)長(zhǎng)度、電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；斷線(xiàn)不起弧，有效杜絕火災(zāi)的發(fā)生。5、抗拉強(qiáng)度高。在相同的電流負(fù)荷面積下，碳纖維的強(qiáng)度比金屬絲高6―10倍；重量輕，有效減輕構(gòu)件重量，從而提高了構(gòu)件技術(shù)性能。6、使用壽命長(zhǎng)。

二、碳纖維采暖的節(jié)能性

以山東某公建項(xiàng)目為例，對(duì)碳纖維采暖方式的節(jié)能性進(jìn)行介紹和測(cè)算，本項(xiàng)目供暖建筑面積為6905.87O，現(xiàn)利用碳纖維采暖為建筑提供冬季熱源。

1、方案設(shè)計(jì)依據(jù)

1.1 負(fù)荷參數(shù) 按敷設(shè)面積85w/m2計(jì)算，碳纖維采暖總功率為：267.72kw。

1.2 使用時(shí)間 本項(xiàng)目冬季供暖時(shí)間為130天（11月10日至次年3月20日）。

1.3 電價(jià)政策 山東冬季電價(jià)政策如下：

高峰時(shí)段（8h）8：30-11：30，16：00-21：00，電價(jià)為1.1744元/度；平電時(shí)段（8h）7：00-8：30，11：30-16：00，21：00-23：00，0.7829元/度；低谷時(shí)段（8h）23：00-次日7：00，0.3915元/度.

效益分析按照高峰、低谷、平段電價(jià)及不同負(fù)荷情況運(yùn)行的天數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

2、采暖費(fèi)用分析

2.1按照峰谷電價(jià)政策制定運(yùn)行方案

根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)，劃分下列四個(gè)供暖階段

（1）室外溫度在-10℃以下，約10天，碳纖維運(yùn)行時(shí)間為5.5h

（2）室外溫度在-10℃～-5℃，約35天，碳纖維運(yùn)行時(shí)間為4.5h

（3）室外溫度在-5℃～0℃，約55天，碳纖維運(yùn)行時(shí)間為3.5h

（4）室外溫度在0℃以上，約30天，碳纖維運(yùn)行時(shí)間為2.5h

整個(gè)采暖季平均每天運(yùn)行4.3h。碳纖維采暖為間斷性加熱，溫度設(shè)定好后，有1～9℃的溫控容差（可調(diào)節(jié)），不會(huì)頻繁啟動(dòng)。按照合理避峰原則，制定各供暖階段的運(yùn)行方案：

5：00～7：00為谷電時(shí)段，最大程度為建筑升溫；7：00～8：30為平電時(shí)段，繼續(xù)為建筑物升溫；8：30～11：30為峰電時(shí)段，保障室溫良好的情況下，減少開(kāi)啟時(shí)間；11：30～16：00為平電時(shí)段，維持室溫；16：00～23：00為峰電、平電時(shí)段，考慮到夜間公建建筑使用情況，設(shè)為防凍模式，可不開(kāi)啟；23：00～次日5：00為谷電時(shí)段，利用谷電維持室溫至15℃。

2.2各供暖階段的運(yùn)行時(shí)間分布

（1）室外溫度Q-10℃時(shí)，碳纖維采暖的運(yùn)行時(shí)間分布

5：00～7：00，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行2h；7：00～8：30，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行1h；8：30～11：30，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；11：30～16：00，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；16：00～23：00，設(shè)定溫度為5℃，不運(yùn)行（防凍模式）；23：00～次日5：00，設(shè)定溫度為15℃，運(yùn)行1.5h；每天共運(yùn)行5.5h。

（2）室外溫度-10～-5℃時(shí)，碳纖維采暖的運(yùn)行時(shí)間分布

5：00～7：00，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行2h；7：00～8：30，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行0.5h；8：30～11：30，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；11：30～16：00，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；16：00～23：00，設(shè)定溫度為5℃，不運(yùn)行（防凍模式）；23：00～次日5：00，設(shè)定溫度為15℃，運(yùn)行1h。每天共計(jì)運(yùn)行4.5h

（3）室外溫度-5～0℃時(shí)，碳纖維采暖的運(yùn)行時(shí)間分布

5：00～7：00，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行1.5h；7：00～8：30，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行0h；8：30～11：30，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；11：30～16：00，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；16：00～23：00，設(shè)定溫度為5℃，不運(yùn)行（防凍模式）；23：00～次日5：00，設(shè)定溫度為15℃，運(yùn)行1h。每天共計(jì)運(yùn)行3.5h

（4）室外溫度≥0℃時(shí)，碳纖維采暖的運(yùn)行時(shí)間分布

5：00～7：00，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行1h；7：00～8：30，設(shè)定溫度為20℃，運(yùn)行0h；8：30～11：30，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；11：30～16：00，設(shè)定溫度為18℃，運(yùn)行0.5h；16：00～23：00，設(shè)定溫度為5℃，不運(yùn)行（防凍模式）；23：00～次日5：00，設(shè)定溫度為15℃，運(yùn)行0.5h。每天共計(jì)運(yùn)行2.5h。

2.3碳纖維采暖運(yùn)行費(fèi)用

（1）室外溫度在-10℃以下，約10天，運(yùn)行費(fèi)用為0.84萬(wàn)元；（2）室外溫度在-10℃～-5℃，約35天，運(yùn)行費(fèi)用為2.38萬(wàn)元；（3）室外溫度在-5℃～0℃，約55天，運(yùn)行費(fèi)用為2.88萬(wàn)元；（4）室外溫度在0℃以上，約30天，運(yùn)行費(fèi)用為1.26萬(wàn)元.

整個(gè)冬季碳纖維采暖共運(yùn)行130天，運(yùn)行費(fèi)用為：7.36萬(wàn)元，折合18.50元/（采暖季*平方米）.

若采用市政供暖，供暖費(fèi)用為：14.68萬(wàn)元，折合35.94元/（采暖季*平方米）。合理應(yīng)用碳纖維采暖每年可比市政供暖節(jié)約7.32萬(wàn)元，減少了近50%的運(yùn)行費(fèi)用，極大地降低了冬季采暖成本。

四、碳纖維采暖造價(jià)分析

地暖造價(jià)包括：發(fā)熱主線(xiàn)、擠塑板、主線(xiàn)連接線(xiàn)、鋼絲網(wǎng)、鋁箔反射膜、裸銅接地線(xiàn)、溫控器等的主輔材料費(fèi)、人工費(fèi)、雜費(fèi)、管理費(fèi)、稅金等。合計(jì)碳纖維采暖每平米造價(jià)約為：116.1元/平米，總造價(jià)為 ：46.20萬(wàn)元

若采用市政供暖，其造價(jià)包括：市政供暖管網(wǎng)的建設(shè)配套費(fèi)（55元/平米）、供熱機(jī)房建設(shè)、水地暖敷設(shè)、輔材費(fèi)、人工費(fèi)、稅金等。合計(jì)市政供暖每平米造價(jià)為150.8元/平米，總造價(jià)約為60萬(wàn)元。采用碳纖維采暖可減少初投資13.8萬(wàn)元。

五、結(jié)論

綜上所述，碳纖維采暖較市政供暖可節(jié)約大量初投資和運(yùn)行費(fèi)用。碳纖維智能采暖系統(tǒng)可自主控制，集中控制實(shí)現(xiàn)分層、分戶(hù)計(jì)量。溫控器可智能編程，劃時(shí)段分區(qū)域按需供熱?？梢?jiàn)，碳纖維采暖的分時(shí)控制特點(diǎn)與峰谷電價(jià)政策可有效結(jié)合，在不影響供暖效果的情況下減少峰電運(yùn)行時(shí)間，合理降低采暖費(fèi)用。

參考文獻(xiàn)

[1]王春萌；張大鵬；；碳纖維發(fā)熱裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]；農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)信息；2013年01期

[2]付玉；碳晶電熱板用于室內(nèi)局部輻射采暖的研究[D]；哈爾濱工業(yè)大學(xué)；2011年

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【關(guān)鍵詞】橋涵蓋板；病害；碳纖維布加固原理；施工工藝；工程性能評(píng)價(jià)

1 橋涵蓋板病害產(chǎn)生原因

近年來(lái)載重汽車(chē)噸位的不斷增大，許多橋涵的蓋板出現(xiàn)了混凝土開(kāi)裂、風(fēng)化露筋、鋼筋銹蝕等嚴(yán)重病害，橋涵蓋板的承載力下降。該病害嚴(yán)重地影響到公路行車(chē)安全，急需對(duì)發(fā)生病害的橋涵蓋板進(jìn)行加固處理。

2 碳纖維布性能指標(biāo)和加固原理

碳纖維聚合物CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer) 加固混凝土結(jié)構(gòu)，是近十年來(lái)在發(fā)達(dá)國(guó)家中新興的成熟的加固技術(shù)，也是國(guó)內(nèi)工程界日漸關(guān)注和發(fā)展中的加固應(yīng)用技術(shù)。

2.1 碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3 500 MPa以上，是鋼的7-9倍，抗拉彈性模量為23 000 MPa-43 000 MPa，亦高于鋼。因此，CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)2000 MPa/(g*m3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59 MPa/(g*m3) 左右，其比模量也比鋼高。碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱(chēng)為碳纖維，含碳量都在95%以上，目前具有工業(yè)意義的原絲僅有聚丙烯睛纖維(PAN)和中間相瀝青，各國(guó)生產(chǎn)碳纖維主要是以聚丙烯睛纖維為原料，經(jīng)過(guò)高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5 pm--10 pm)。我國(guó)CECS 146-2003碳纖維QD片材加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程規(guī)定的碳纖維布的主要力學(xué)性能指標(biāo)要求如表1所示。

2.2 碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固修補(bǔ)橋涵蓋板技術(shù)，是利用專(zhuān)門(mén)配制的粘結(jié)劑將碳纖維片粘貼在橋涵混凝土蓋板構(gòu)件需補(bǔ)強(qiáng)加固部位表面，使混凝土與碳纖維片形成一體，共同工作的加固修補(bǔ)方式。碳纖維材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度一般為建筑用鋼材的十幾倍;但是碳纖維材料織成碳纖維布后，其中的各碳纖維絲很難完全共同工作，在承受較低的荷載時(shí)，一部分應(yīng)力水平較高的碳纖維絲首先達(dá)到其抗拉強(qiáng)度并退出工作狀態(tài)，以此類(lèi)推，各碳纖維絲逐漸斷裂，直至整體破壞。而使用粘結(jié)劑后，各碳纖維絲能很好地共同工作，大大提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度，故碳纖維加固首先必須使碳纖維布中的碳纖維絲能共同工作，因此粘結(jié)劑對(duì)碳纖維布的加固起著關(guān)鍵的作用，它既要確保各碳纖維絲共同工作，同時(shí)又要確保碳纖維布與結(jié)構(gòu)共同工作，從而達(dá)到加固的目的。鋼筋混凝土蓋板的抗彎加固，是通過(guò)將碳纖維布粘貼于構(gòu)件受拉區(qū)，代替或補(bǔ)充鋼筋的受拉性能，從而提高構(gòu)件的抗彎承載力。粘貼碳纖維后，在構(gòu)件受拉區(qū)混凝土開(kāi)裂前，碳纖維的應(yīng)變很小;在混凝土開(kāi)裂后，碳纖維布逐漸參與共同工作，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)加快;而在鋼筋屈服后，碳纖維布充分發(fā)揮作用，應(yīng)變?cè)鲩L(zhǎng)迅速加快，其高強(qiáng)高效的性能得以充分體現(xiàn)。鋼筋混凝土蓋板的抗剪加固，是將碳纖維粘貼于構(gòu)件的受剪區(qū)， 這里碳纖維的作用類(lèi)似于箍筋。在構(gòu)件屈服前，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展緩慢，所達(dá)到的最大應(yīng)變值也較小;在構(gòu)件屈服后，箍筋的作用逐漸被碳纖維代替，碳纖維的應(yīng)變發(fā)展加快，應(yīng)變值要高于箍筋的應(yīng)變值，而箍筋所起的約束作用減小，其應(yīng)變發(fā)展緩慢。

3 施工工藝及技術(shù)要點(diǎn)

橋涵蓋板加固工程的施工日期要安排在雨季前或雨季后，以減少雨水對(duì)工程的影響。其施工工序?yàn)椋菏┕?zhǔn)備；卸荷；混凝土表面處理；配置、涂刷底膠；找平面層并配置找平膠；粘貼碳纖維片材；保護(hù)。

3.1 施工準(zhǔn)備：認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)圖紙，根據(jù)實(shí)際情況擬定施工計(jì)劃，備齊施工所需的各種材料及機(jī)具。

3.2 加固前應(yīng)對(duì)所加固的構(gòu)件盡可能卸荷。

3.3 混凝土表面處理：清除橋涵蓋板底面剝落、空鼓、蜂窩、腐蝕等劣化混凝土，露出混凝土結(jié)構(gòu)層，對(duì)于較大面積的劣質(zhì)層在鑿除后用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修復(fù)。用混凝土角磨機(jī)、砂紙等機(jī)具除去混凝土表面的浮漿、油污等雜質(zhì)，將混凝土面層打磨平整，尤其把表面的凸起部位磨平，轉(zhuǎn)角粘貼處進(jìn)行倒角處理并打磨成圓弧狀(R≥20mm)。用吹風(fēng)機(jī)將混凝土表面清理干凈，并保持干燥。

3.4 配置、涂刷底膠：按主劑:固化劑=2:1的比例將主劑與固化劑先后置于容器中，用彈簧秤計(jì)量，電動(dòng)攪拌器均勻攪拌，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際氣溫決定用量并嚴(yán)格控制使用時(shí)間。用滾筒刷將底膠均勻涂刷于混凝土表面，待膠固化后再進(jìn)行下一工序施工。一般固化時(shí)間為2～3d。

3.5 配置找平膠（FE膠）并找平面層混凝土蓋板表面凹陷部位用FE膠填平，模板接頭等出現(xiàn)高度差的部位應(yīng)用FE膠填補(bǔ)，轉(zhuǎn)角處用FE膠修補(bǔ)成光滑的圓弧，半徑不小于10mm。

3.6 粘貼碳纖維片材：按尺寸裁剪碳纖維布，調(diào)配、攪拌粘貼碳纖維材料的加固專(zhuān)用膠（FR膠），攪拌至色澤均勻，然后用滾筒刷均勻涂抹于待粘貼的部位，在搭接、混凝土拐角等部位多涂刷一些，在確定所粘貼部位無(wú)誤后剝?nèi)ルx型紙，將碳纖維布拉緊展平并鋪在涂有FR膠基面上，用特制滾子反復(fù)沿纖維方向滾壓，去除氣泡，并使FR膠充分浸透碳纖維。碳纖維沿纖維方向的搭接長(zhǎng)度不小于100mm，碳纖維端部固定用橫向碳纖維固定。多層粘貼重復(fù)上述步驟，待碳纖維布表面指觸干燥進(jìn)行下一層的粘貼。在最后一層碳纖維的表面均勻涂抹FR膠。其厚度為1～2 mm。

3.7 保護(hù)：加固后的碳纖維布表面應(yīng)采取抹灰或噴防火涂料進(jìn)行保護(hù)。

4 碳纖維加固工程性能評(píng)價(jià)

4.1碳纖維材料性能評(píng)價(jià)

碳纖維的彈性模量與鋼材較為接近，極適合于鋼筋砼結(jié)構(gòu)的加固修復(fù)，同時(shí)，碳纖維的抗拉強(qiáng)度為普通鋼材的10倍，在達(dá)到相同加固效果的情況下，碳纖維的用量比鋼材少得多。

碳纖維重量?jī)H為200-300g/m2，約為3mm厚鋼板的1/100，幾乎不增加結(jié)構(gòu)自重，不會(huì)引起結(jié)構(gòu)的連鎖補(bǔ)強(qiáng)。

根據(jù)有關(guān)資料，在弱酸環(huán)境中，經(jīng)過(guò)一萬(wàn)次的凍融循環(huán)，干濕交替，一定光照時(shí)間，70℃熱水中浸泡30天等作用下，碳纖維的耐久性能、抗腐蝕性能、耐老化性能均無(wú)降低，疲勞強(qiáng)度仍保留80％。

4.2 碳纖維工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能評(píng)價(jià)

與傳統(tǒng)的加固技術(shù)相比，碳纖維加固砼技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)性能，雖然表面上看，碳纖維材料價(jià)格相對(duì)要高一些，但實(shí)際用于加固工程時(shí)，其綜合造價(jià)卻較低。碳纖維加固工程不需要大型施工機(jī)具和輔助機(jī)械，節(jié)省了臺(tái)班費(fèi)用；碳纖維屬于輕質(zhì)柔性材料，易于施工，降低了人工費(fèi)用；碳纖維具有良好的耐腐蝕性能，不需要定期維護(hù)，節(jié)省了維護(hù)費(fèi)用；當(dāng)碳纖維批量使用時(shí)，其材料價(jià)格也不斷下降。

5 結(jié)論

碳纖維材料在結(jié)構(gòu)加固工程中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，在已有的加固方法中，碳纖維材料以其優(yōu)異的力學(xué)性能，簡(jiǎn)便的施工工藝與良好的效果得到普遍認(rèn)同。

碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)作為一種技術(shù)含量高的建筑物補(bǔ)強(qiáng)加固方法，具有很高研究，推廣價(jià)值和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：