成果信息

碳纤维突出的特点是强度和模量高，密度小，耐腐蚀性能好，膨胀系数低，耐高温蠕变性能好，摩擦系数小，自润滑，导电性高等。由于碳纤维既具有高于钢铁的拉伸模量和几倍乃至数十倍的拉伸强度，又具有纤维的可编织性能，以此作为基体材料制作碳纤维绳索，恰好可弥补钢丝绳和有机高分子绳索的不足，得到高性能的碳纤维绳索。碳纤维绳具有一系列优异的使用性能。与结构和直径相差不多的钢丝绳相比较，碳纤维绳具有巨大的优越性。碳纤维绳的重量还不到钢丝绳的四分之一，前者比后者轻得多，使用时省力；前者的弯曲刚性仅为后者的四分之一，前者易于弯曲便于作业，后者僵硬操作困难；碳纤维绳埋入混凝土中，在拉拔时的附着强度为钢丝绳的两倍多，前者更适宜增强水泥之类的建筑材料。此外，碳纤维绳的断裂伸长比钢丝绳小得多，应力-应变曲线为一直线，直至断裂，中间没有屈服点，因此，在多次重复使用时，不会有残余应变现象的发生。碳纤维复合材料绳索还具有良好的拉伸疲劳性能，在应力振幅小的条件下几乎没有疲劳现象发生，当应力振幅较大时也同样显示出优良的疲劳特性。碳纤维复合材料绳索耐腐蚀、不生锈和优良的耐候性也是钢丝绳无法与其相比的。总之，碳纤维复合材料绳索，不仅重量轻，比强度、比模量高，而且耐腐蚀，在高温和低温环境中线膨胀系数小，性能稳定而柔软。具有传统绳索（天然纤维、有机纤维、无机纤维和钢丝绳等）无可比拟的优越性，将是传统绳索的更新换代产品。)

背景介绍

当前绳索材料主要分两大类，一类是以金属材料为基体的钢丝绳，另一类是以高强聚丙稀、超高分子量聚乙烯等有机高分子材料为基体的绳索。钢丝绳具有强度高，抗蠕变等特点，但刚度大，不易曲折，无法直接打结，另外经过长时间应用后，在大载荷下断裂时，常常是突发性的。有机高分子材料绳索柔软性强，使用运输方便，易于打结使用，但高分子材料模量低，抗蠕变性差，在日光野外使用时，易于老化，寿命短，当承受拉力很大时，绳索直径变化很大，给使用带来不便。)

应用前景

该产品应用于支持（撑）性缆绳，如大跨度斜拉桥缆绳；增强混凝土，如海洋工程混凝土；舰船、海上作业船用缆绳；游艇支索；登山用绳索等。随着对该产品认识程度的加深，碳纤维绳索将会得到越来越多的应用。目前，我国用于养殖、远洋运输、渔业和军事舰艇上的绳索用量达到近5万吨，若其中10%采用碳纤维绳索，则每年将有近5000吨的用量，具有广阔的市场前景。)