刘 冬 ,谢 佳

(新疆工程学院,新疆乌鲁木齐 830000)

碳纤维属于无机高分子纤维材料，其含碳量高于很多同等类型的其它材料[1-3]。与铝相比，碳纤维的质量更轻，但强度更大，甚至大于钢的强度[4]，其产品形式包括四种[5-7]：第一种是纤维；第二种是布料，也就是由碳纤维制成的织品；第三种是预浸料坯，即按照固定的方向，将碳纤维依次排列，并用树脂浸渍碳纤维或布料，使其转化为片状形态；第四种是切短纤维，又称短丝。在应用中按照相应的配比将这些材料与树脂融合在一起，也就形成了CFRP。目前大部分体育器材使用的材料为复合材料，而CFRP 在各种复合材料中更是首选[8-9]。当前已有多个案例中出现使用新材料来提高竞赛中体育器材的性能，从而提高体育竞赛成绩的现象[10]。

1 碳纤维增强复合材料作为体育器材的优势

1.1 质量

从体育器材的运动方式上来说，大体上可以分为两类：一类是借助人力运动的器材，比如撑竿、网球拍、自行车、皮划艇等；另一类是借助其它动力运动的器材，比如赛车、帆船等。无论是哪一类器材，当其它条件一致时，器材质量越轻，运动速度将会越快，比赛结果也会相对更好。碳纤维复合材料的密度仅为1.76g/cm3～1.80 g/cm3，所制复合材料密度为1.50g/cm3～1.60 g/cm3，这一数值远远低于其它金属材料，因此CFRP 的质量优势得以呈现。

1.2 阻尼性能

碳纤维材料的聚合物黏弹性较强，基体和界面上有微裂纹和脱黏的地方还存在摩擦力，这些摩擦力和黏弹性使得部分动能在振动过程中逐渐转为热能。……