碳纖維是纖維狀的碳素材料,含碳量在90%以上。具有十分優異的力學性能,與其它高性能纖維相比具有最高比強度和最高比模量。特別是在2000℃以上高溫惰性環境中,是唯一強度不下降的物質。此外,其還兼具其他多種得天獨厚的優良性能:低密度、高升華熱、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、抗疲勞、高震動衰減性、低熱膨脹系數、導電導熱性、電磁屏蔽性、紡織加工性均優良等。因此,碳纖維復合材料也同樣具有其它復合材料無法比擬的優良性能,被應用于軍事及民用工業的各個領域,在航空航天領域的光輝業績,尤為世人所矚目。2005 年世界碳纖維的耗用量已超過2 萬噸, 21 世紀前十年碳纖維需量的統計預測情況。航空航天領域的碳纖維需求情況見表1 所示,約占總消耗量的20%左右
。
明顯看出,航空航天領域需求量有大幅度增加。2001 年航空航天領域對碳纖維的需求為2690t,2002 年和2003 年對碳纖維的需求量有所減少,2002 年約減少20%,2003 年則減少約9 %。2003 年以后航空航天領域對
碳纖維的需求出現快速增長,2006 年與2001 年相比 將增長約40 %,2008 年將增長約76 %,到2010 年和2001 年相比預計增長超過100%。本文將介紹碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)在航空航天領域應用的新進展。