谢 佳，刘 冬，朱成敏

(1 新疆工程学院体育部,新疆乌鲁木齐 830000；2 昭通学院体育学院,云南昭通 657000)

碳纤维是一类无机高分子纤维材料,兼具了碳材料和塑料纤维的固有本质特性[1]。碳纤维复合材料通过碳纤维和树脂、金属、陶瓷等基体复合构成,具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀、导电、导热等碳素材料的特性[2],且具有显著的柔软可加工型[3],不仅用于航空航天、医疗化工、汽车纺织等领域中,也成为当今竞技体育运动设备和器材的常用材料[4-5],很大程度上提升了运动体验和比赛成绩。基于此,本文以碳纤维复合材料为主要对象,对材料的应用性能优势进行比较,并结合碳纤维复合材料在各类体育器材中的具体应用进行实例分析。

1 碳纤维复合材料性能

1.1 材料微观结构

碳纤维复合材材料,通过以碳纤维为分散相,以塑料作为连续相构成高分子纤维物[6]。在碳纤维复合材料中,塑料为基本结构,起到结构的支撑作用,而碳纤维分散在塑料中,起到连接作用,图1 为典型的CCF300/5405 复合材料结构,可以看出,CCF300 材料和5405 材料间彼此并不接触,而CCF300 分散在塑料基体中。因此,碳纤维复合材料具备了较高的力学性能、加工成型性能、破损安全性等。

图1 碳纤维增强塑料的微观结构Fig .1 Microstructure of carbon fiber reinforced plastics

1.2 良好的力学性能

碳纤维复合材料中碳纤维为增强相,塑料作为基体相将碳纤维连续固定在一起。分散的碳纤维作为受力点能够承受应力的作用,而起连接作用的塑料则完成应力的传递[7]。通过二元相的协同作用,碳纤维复合材料具备了碳纤维和塑料的双重特性,在降低了材料自重的同时,提高了力学性能,这种质轻强高的性质被应用于体育器材原材料选择上。……