13 CFRP作為公共基礎設施建設用的關鍵材料

橋梁是重要的交通基礎設施。在建設跨江河、跨海峽的大型交通通道中，需修建很多大跨度的橋梁。懸索橋是超大跨度橋梁的最終解決方案。

但跨徑增大會使得懸索橋鋼質主纜的強度利用率、經濟性和抗風穩定性急劇降低。目前，在大跨度懸索橋中，高強鋼絲主纜自身質量占上部結構恒載的比例已達30%以上，主纜應力中活載所占比例減小。如，跨度1991 m的日本明石海峽大橋，鋼質主纜應力中活載所占比例僅約為8%。

此外，跨徑增大還會降低橋梁的氣動穩定性。有研究表明，從氣動穩定性角度考慮，2000m的跨徑是加勁梁斷面和纜索系統懸索橋的跨徑極限。而改善結構抗風性能需解決好提高結構整體剛度、控制結構振動特性和改善斷面氣動特性等3個問題。大跨度懸索橋的結構剛度取決于主纜的力學性能。CFRP的力學特性使得其成為了大跨度懸索橋主纜的優選材料。利用懸索橋非線性有限元專用軟件BNLAS，研究主跨3500m的CFRP主纜懸索橋模型的靜力學和動力學性能好的結構體系，得出：CFRP主纜自身質量應力百分比大幅降低，活載應力百分比提高到13%（鋼主纜為7%），結構的豎彎、橫彎及扭轉基頻大幅提高；CFRP主纜安全系數的增加將提高結構的豎向和扭轉剛度；增大CFRP主纜的彈性模量可大幅減小活載豎向撓度，提高豎彎和扭轉基頻。

總之，CFRP主纜可明顯提升大跨徑懸索橋的整體性能。

此外，建筑與民用工程領域是最早將碳纖維用于結構增強的。通過在橋梁等建筑物上鋪覆碳纖維織物，可提高水泥結構體的耐用性，以及水泥結構建筑物的抗震性能。

未來，CFRP很可能成為名副其實的建筑材料。世界各國都在加快技術開發，使CFRP能直接用作建筑結構材料。如，利用CFRP的導電性制作建筑用電磁防護材料；在CFRP中嵌入傳感器制作智能建筑材料，利用傳感器傳送的數據實時掌握建筑物結構可能受到的損害。

14 CFRP在工業設備領域的應用

利用其X射線全透射性，其被用于制造X光檢查儀用移動平臺；利用CFRP優異的機械性能，其被用于制造假肢、矯形器等康復產品。

由短切碳纖維與質量分數占10%~60%的尼龍或聚碳酸酯模塑成型的CFRP部件，質量輕、厚度薄、抗靜電、抗電磁，在電子信息產品如筆記本電腦、液晶投影儀、照相機、光學鏡頭和大型液晶顯示板等中應用廣泛。加之CFRP具有優異的抗撕裂性能，還可用于制造軸承、輥軸、管材等產品，其強度與鋼質產品相同，但質量可大幅降低。

15 CFRP在體育休閑用品領域的應用

體育休閑用品是CFRP最早進入市場化的應用領域。隨著性價比的提高，這一領域已形成了對CFRP的穩定需求。滑雪板、滑雪手杖、冰球桿、網球拍和自行車等，是CFRP在體育休閑用品中的典型應用。

16 碳纖維作為時尚元素材料

碳纖維本身具有的黑亮色澤，以及其機織物和纏繞物構成的紋理、走向和質感，為時尚設計師們提供了豐富的想象空間和造型元素。目前，使用碳纖維制成的服裝飾品有鞋、帽、腰帶、首飾、錢包（夾）、眼鏡架等，旅行用品有行李箱等，居家用具有桌、椅、浴缸等。所有這些制品都展示出了碳纖維高冷、堅韌、驕傲和優雅的時尚特質。它們既是日用品，又是藝術品，給人們的生活增添了超奢華的技術和藝術享受。

17 結語

綜上可見，碳纖維在眾多領域有著廣泛的應用。應用市場的不斷細分還將推動碳纖維技術的差別化發展，將有更多、更好的碳纖維制品被制造出，以促進社會綠色發展、滿足人們多樣化的生活需求。

江蘇優培德復合材料有限公司致力于碳纖維等復合材料汽車及工業領域的高性能零件開發、試制、及生產，配備有復合材料不同生產工藝如模壓、RTM、真空導入、纏繞等，根據不同的產品需求及量綱要求提供整體解決方案。

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