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体育器材中碳元素能够起到哪些作用

所属分类:行业新闻    发布时间: 2020-07-06    作者:兰州龙田体育用品批发厂家
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兰州体育用品批发的小编就来告诉大家碳纤维复合材料用于体育器材的优势有哪些。

1、质量轻

像撑竿、高尔夫球杆、网球拍、自行车、滑雪板、皮划艇等靠人力来使其运动的体育器材,人们希望其质量越轻越好;即使是靠人力以外的其他动力来使其运动的器材,如赛车、帆船、摩托艇等,在相同的条件下也以质轻为好。碳纤维复合材料在此方面具有不可比拟的优势,其密度为1.761.80 g/cm3,所制复合材料密度为1.501.60 g/co,而钢材约为7.87 g/cm3、铝材2.7 g/cm3、钛材4.5 g/cm3。显然,碳纤维复合材料要比金属材料轻得多。

2、高比强度和高比模量

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碳纤维复合材料的比强度(单位质量的强度)和比模量(单位质量的模量)分别是杉木的4倍和3倍、梧桐木的34倍和44倍、钢材的71 2倍和35倍。突出的比强度、比模量,使其可用来制造轻而强和刚而坚的各种制品,使器材不易被损坏且更加轻便,特别适合于制作体育器材。

3、疲劳强度大

碳纤维结构稳定,在其制成复合材料经过百万次循环应力疲劳试验后,其强度保留率仍可达60%,而钢材为40%,铝材为30%。耐疲劳强度高,使得体育器材的使用寿命更长。

4、热膨胀系数小

碳纤维的热膨胀系数在室温时几乎为负值,当温度为200400℃时,其热膨胀系数为零;当温度低于1 000℃时,其线膨胀系数为1.5×10K。这点使得器材在气温变化的条件下更不容易被损坏。

5、破损安全性能好

在碳纤维复合材料中,由于基体的作用,在沿纤维方向受拉时,各纤维的应变基本相同。已断裂的纤维由于基体传递应力的结果,除断口处不发挥作用外,其余绝大部分纤维依旧发挥作用。个别纤维的断裂不会引起连锁反应和灾难性的急剧破坏,因而破损安全性能很好。既保护了器材也降低了可能对使用者造成伤害的风险。

6、阻尼性能好

碳纤维复合材料的聚合物基体具有黏弹性,在基体中和界面上有微裂纹和脱黏的地方还存在着摩擦力,在振动过程中,黏弹性和摩擦力使一部分动能转换为热能。因此,其阻尼(是指任何振动系统在振动中,由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性)比钢和铝合金大,若采用特定措施还可以使阻尼增大。减震效果更好,更有利于使用者操作使用。

7、设计自由度大

复合材料成型技术的发展使得设计自由度大大提高。纤维复合材料的一个显著特点是各向异性,通过改变纤维的铺叠方向和方式,局部增强或增强某一方向的受力状况;可根据选手的年龄、性别、技艺水平、体力强弱等不同情况加以设计,.大限度地发挥体育器材的使用效果,这是一般各向同性的金属材料难以实现的。