碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料，是由有机纤维和塑料树脂结合在一起炭化制得，具有比模量高、比强度大、耐腐蚀、耐酸碱、耐盐雾轻质高强，被称为 “新材料”。上世纪，碳纤维作为军民两用材料属于技术密集型和政治敏感性的关键材料，在民用领域应用还比较单一。随着现代社会科学技术的发展，碳纤维在民用领域尤其是无人机行业应用显著。
碳纤维无人机设计
无人机的应用源于军事领域，当时多为你军事训练靶机。现代社会，随着科学技术的发展，无人机的应用领域向多方拓展，除了传统的军事用途外，还广泛应用于民用领域。如植保机、教练机、数据测绘、高空监控、环境保护、灾后救援等
减重是无人机设计时首要考虑的问题。首先无人机的设计重量要尽可能的轻，以满足长时间续航的需要，现代社会无人机普遍续航之际过短。采用新材高强度的替代材料的呼声越来越高，作为新型材料的碳纤维则具有更大应用优势，越多越多的无人机外壳、机架采用碳纤维材料。
成本降低是需要考虑的基础性问题。众所周知碳纤维以轻质高强著称，但其价格也比普通材料的成本要贵很多。但随着现代科学技术的发展，碳纤维材料的制作成本、人工成本等逐年降低，相信随着国家十三五规划对新材料产业的关注，其成本必然会快速降低，其在无人机领域的应用优势将会更加显著。
早期无人机的制作材料多为铝合金,还有一小部分钛合金、 钢材,属材料的强度高,但是质 量偏重, 并且比强度和比刚度较低,导致无人机
的有效载荷系数小,而碳纤维材料正好能够弥补这些缺点,其比强度和比刚度在现有结构材料中十分突出,能够增加无人机的有效载荷系数,提高.
安全性。在满足使用强度的同时,碳纤维还是一种的减重材料,其密度仅有1.7g/cm3 ,是铝合金的60% ,能够有效实现结构的轻量化,并且,碳纤维检具纺织纤维的柔软性,可塑性强,能够通过结构的优化,实现一体成型吗,减少了不必要的零配件,在-定程度上也减轻的重量。
大多数金属材料的耐疲劳极限是其抗拉强度的30%- 50% ,而碳纤维复合材料的耐疲劳极限能够达到抗拉强度的70%-80% ,并且碳纤维复合材料本身的抗拉强度就要比多数金属材料。综合而言,碳纤维复合材料所具备的一系列优点,已经成为制作无人机外壳的。
碳纤维传感器具有以下几个特点:
1、传感器区域小、能形成薄而稳定的半球形扩散层,产生边缘效应。
2、双电层电容小，传质速率快,出现于时间无关的稳态电流,在测定时不需要电解质。
3、电流密度大,并具有很大的音噪比,它的音噪比是普通传感器的数百倍。
4、流过微型传感器的电流小, IR降小。这些不同于常规的传感器特征,能让碳纤维传感器使用在-些特殊的领域。例如生物领域。将传感器插入到组织中或是细胞内,能在不破坏本体的基础上检测出需要的信息。
随着科技的发展,碳纤维传感器越来越精细,现在已经由原来几微米的尺寸缩小到几百个纳米,属于纳米级别了。1990年的时候出现了纳米级盘电极,接着又出现了用火焰刻蚀法制备的纳米传感器,其的直径只有100纳米。1994年的时候， 又 研究出了用等离子刻蚀法制备的纳米传感器，它的出现让人们把测定对象从组织水平进入到单个水平。
新材料碳纤维是人们赖以生存的物质基础。也是国民经济发展的基础。随着科技的发展,对材料的要求不断提高,促使了新兴材料的发展。玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维及其复合材料都是在这种情况下发展起来的。碳纤维的含碳高达92% ,既有碳材料坚固的特性又有纤维柔韧的加工性,是21世纪炙手可热的新材料。
目前,我国碳纤维研发和生产都处于历史好时期,碳纤维在各方面都有广泛的应用,包括航天航空和军事领域、工业制造以及民用领域。不管是科技含星高的飞机、火箭,还是生活中常见的眼镜框架、笔筒、钓鱼竿都可以用碳纤维来制造。我国碳纤维发展的时间比起日本等发达国家有些晚,所以技术上面低于世界水平,不过产品质量正在不断提升中,再过几年,有望使拉伸强度达到10GPa ,断裂伸长率达到5% ,脆性得到改善、韧性得到增加，应用领域进一步拓宽。
以上信息由专业从事碳纤加工件定制的星河运动于2024/4/20 7:41:42发布
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