複合材料主要用於製造航空器的外飾和內飾部件，包括座椅、肋板、內部裝飾、舷窗、引擎罩蓋、機翼、機身和導流罩等，目前在航空航天領域運用最多的複合材料為碳纖維複合材料。碳纖維複合材料以其獨特、卓越的理化效能，廣泛應用在火箭、導彈和高速飛行器等航空航天領域。例如採用碳纖維與塑膠製成的複合材料製造的飛機、衛星、火箭等宇宙飛行器，不但推力大、噪音小，而且由於其質量較輕，所以動力消耗少，可節約大量燃料。利用碳纖維的耐高溫、輕而硬等力學特點，廣泛應用於航天、航空、飛機、飛船的結構材料。如飛機的一次構造材料：主翼、尾翼、機體；二次構造材料：副翼、方向舵、升降舵、內裝材料、地板材、桁梁、剎車片等及直升飛機的葉片；火箭的排氣錐體、發動機蓋等；人造衛星結構體、太陽能電池板和天線、運載火箭和導彈殼體等。目前小型商務機和直升飛機的碳纖維複合材料用量已佔55%左右，軍用飛機25%左右，大型客機佔20%左右。航空複合材料由纖維和樹脂材料組成，根據纖維強度劃分，纖維加強型材料可分為碳纖維增強複合材料（CFRP）、玻璃鋼（GFRP）等，2013年，CFRP佔整個航空複合材料市場的54.3%，GFRP佔25.8%，預計到2018年，CFRP所佔份額會增長到67.2%，玻璃鋼會減少至17.3%。根據用途不同，航空複合材料可分為機身複合材料、航空發動機複合材料、飛機內部複合材料。2013年，機身所用複合材料佔總體的64.6%，航空發動機複合材料佔6.9%，飛行器內部佔28.5%；預期到2018年，機身所佔比重會提高到77.4%，航空發動機佔4.8%，飛行器內部佔17.8%。總體來看，航空航天領域對碳纖維的需求量呈波動狀態。2009年需求量略有下降主要是受全球金融危機的影響；2010年需求量有所上升；2011年，需求量再次下降；2012年需求量較上年有所上升。結合目前中國碳纖維行業研發技術及在航空航天領域的應用情況，根據前瞻產業研究院釋出的《中國複合材料行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》預計，2015-2020年，中國碳纖維行業需求量將保持15%左右的增速，按照這一增速預測，到2020年中國航天航空領域碳纖維的需求量將達到948噸，詳見覆合材料研究報告。

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碳纖維複合芯導線是一種新型架空輸電線路用導線，重量輕、耐拉伸、熱穩定性好、弛度小、單位面積通流能力強和抗腐蝕是其突出特點。特別適合於公司駐地濱海、礦山地區腐蝕強度大、汙穢強度高、導線易舞動的使用環境。

一、碳纖維複合芯導線用途

碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，是由含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的人造化學纖維經熱穩定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝製成的。其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐磨擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工性好，沿纖維軸方向表現出很高的強度，且碳纖維比重小。

碳纖維的主要用途

與樹脂、金屬、陶瓷等基體複合，做成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂複合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。在剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域，在要求高溫、化學穩定性高的場合，碳纖維複合材料都頗具優勢。

由碳纖維和環氧樹脂結合而成的複合材料，由於其比重小、剛性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。

最神奇的應用是採用長碳纖維製成的“奈米繩”可以將“太空電梯”由理想變為現實，太空電梯將可以將乘客和各種貨物運送到空間軌道站上，也可以用這種“奈米繩”將太空中發射平臺與地面固定在一起，在這樣的發射平臺上發射人造衛星和太空探測器就可以大大降低發射成本。

總結碳纖維複合材料的現實應用有以下幾個方面：

（1）宇航工業用作導彈防熱及結構材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層；衛星構架、天線、太陽能翼片底板、衛星-火箭結合部件；太空梭機頭，機翼前緣和艙門等製件；哈勃太空望遠鏡的測量構架，太陽能電池板和無線電天線。

（2）航空工業用作主承力結構材料，如主翼、尾翼和機體；次承力構件，如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發動機艙、整流罩及座板等，此外還有C/C剎車片。

（3）交通運輸用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等製件；船舶和海洋工程用作製造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇，以及賽艇的桅杆、航杆、殼體及划水漿；海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。

（4）運動器材用作網球、羽毛球、和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和Golf球杆、腳踏車、賽艇、釣杆、滑雪板、雪車等。

（5）土木建築幕牆、嵌板、間隔壁板、橋樑、架設跨度大的管線、海水和水輪結構的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面狀發熱嵌板、抗震救災用補強材料。

（6）其它工業化工用的防腐泵、閥、槽、罐；催化劑，吸附劑和密封製品等。生體和醫療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機的床板和膠捲盒。編織機用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。其它還有電磁遮蔽、電極度、音響、減磨、儲能及防靜電等材料也已獲得廣泛應用。

碳纖維複合材料在電線電纜中的應用

碳纖維以其固有的特性賦予了其複合材料優異的效能，它具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱和熱膨脹係數小等一系列優異效能，從而為其在電線電纜行業中的應用提供了可能和必然。

碳纖維加熱電纜的開發和應用：

人們早就知道，以金屬材料為發熱體的電加熱技術已在各個領域得到了廣泛的應用。但是金屬絲在高溫狀態下表面易氧化，由於氧化層不斷的增厚，造成了有效透過電流的面積減小，增大了電流的負荷，因此易燒斷。在相同的允許的電流負荷面積下，金屬絲的強度比碳纖維低6－10倍，在使用過程中易折斷。

碳纖維是一種石墨的六方晶格層狀結構組成，是一種全黑體材料，因此在電熱應用中，表現出來的電熱轉換效率高。在特定的條件下，高溫不氧化，單位面積的電流的負荷強度和機械強度不發生改變。

目前碳纖維加熱電纜的應用如下：

低溫輻射發熱電纜地板採暖系統。

恆溫育雛箱、花房、苗圃、蔬菜大棚等保溫採暖。

道路化雪、機場跑道化雪：用於混凝土結構中樓面加熱的理想產品，也可以用在融雪裝置中，對屋面雨水和排水管進行防霜，還可以用於土壤加熱。

管道、罐體保溫防凍：電伴熱產品近幾年在中國得到了大力的推廣和廣泛的應用。其應用領域主要集中在石油、化工、電力、鐵路和民用或商業建築等。隨著中國電力工業的發展，以清潔、無二次汙染的電能為主要能源的電伴熱產品市場前景非常廣闊，同時，也為電伴熱產品的效能提出了更高的要求。

足球場草坪、公共綠地土壤保溫：太陽能熱水器電能補充加熱器，主要用於在長期陰雨天或寒冬季節，因光照不足而導致太陽能熱水器水溫不能滿足生活、工程需要時，為補充熱能而設計的。它具有較強的耐酷暑、嚴寒和高溫潮溼環境的效能，並具有防乾燒的功能。即使偶爾水箱缺水誤通電，也不至於燒壞電加熱器和水箱，故能確保安全使用。

碳纖維複合芯導線的開發和應用：

中國是個缺電的國家，不僅發電業的發展滯後，輸電業的弊端也凸現出來，輸電線路已不堪承受傳輸容量快速擴容的需求，由於過負荷造成的停電、斷電故障頻頻發生，電力傳輸成為電力工業發展的“瓶頸”，各國均在研究新型架空輸電路用導線，以取代傳統的鋼芯鋁絞線，碳纖維複合芯導線由此應運而生。

與鋼芯鋁絞線相比，碳纖維複合芯導線具有以下優點：

1、和同樣直徑的ACSR電纜相比，可以提供雙倍的載流容量。

2、有效解決電纜下垂問題。

3、可以在更高的溫度下工作，最高可達200攝氏度。

4、線芯可以抗腐蝕，而且沒有雙金屬間腐蝕問題。

5、因為可以提供更高的載流容量，所以同時也有效的降低了工程成本。

6、與相同直徑傳統電纜相比可以多容納28%的導體。

7、高強度線芯可以有效減少電纜架的數量，或降低電纜架的高度。

8、有效減少電纜下垂，使地面生物更加安全。

除了上述提及的優點外，還可減少傳輸中電力的損耗，減少20%的塔杆，節省用地，減少有色金屬資源消耗，有助於構造安全、環保、高效節約型輸電網路。

目前世界上只有美國和日本開發出這種新型導線，他們還達成默契：不向第三國輸出，日本一家碳纖維導線企業的產量就佔到世界40%左右。

目前中國電線電纜研究所、電力建築研究院以及國家電網有限公司都已經開始了對ACCC導線的試驗研究工作。國內電纜廠家也加大與外方合作，將這種新型電纜引進到中國生產，積極推動中國架空輸電線路的技術革命。最近福建電網已經將該新型導線架設執行。

碳纖維細如蛛絲，三型碳纖維比強度是鋼的62倍以上，成形工藝性好，是一代新型工程材料，其彈性量高，抗變效能力比鋼大2倍多，抗拉強度30～40t/cm2pa,而比重還不到鋼的四分之一，是鋁合金的二分之一，高彈模量比鋼鐵大16倍，比鋁合金大12倍。且碳纖維比鋼等柔軟。因此，碳纖維可用於要求能承重、不易損傷內部件的電纜的加強芯，如海底光纜等。

碳纖維可以耐－180℃的低溫，在此條件下，許多材料都變的很脆，連堅固的鋼鐵也變的比玻璃還容易碎，而碳纖維在此條件下依舊很柔軟。因此，碳纖維複合芯可用於極寒（如南極考察研究等）條件下輸電載體的設計和製造。

碳纖維又可以耐3000℃～3500℃的高溫，在此高溫下最好的耐熱鋼也變成鋼水，但在沒有氧氣的情況下，碳纖維沒有變化。碳纖維即使從3000℃的高溫快速冷卻到室溫也不會炸裂，因而可在急冷急熱的環境中工作。這為鋼鐵、冶金、鍋爐等行業中高溫特高溫場合電纜的設計提供了可能。此外，碳纖維紗、碳纖維繩、碳纖維布都可用於消防電纜產品的設計選用。

碳纖維有超強的耐腐蝕性。金屬中耐腐蝕性最強的是黃金和鉑，在一份硝酸（濃度70%）和三份硫酸（濃度39%）配成的稱“王水”的溶液中黃金、鉑會被腐蝕的千瘡百孔，而“王水”中的碳纖維卻安然無恙。為各種化學環境下輕型耐化學腐蝕電纜的設計提供了新的思路。

二、碳纖維複合芯導線優點

1.強度為普通導線的2倍。普通鋼絲的抗拉強度為1240Mpa-1410Mpa，而ACCC導線的碳纖維混合固化芯棒，是前者的兩倍。

2.導電率高，節能6%。由於ACCC導線不存在鋼絲材料引起的磁損和熱效應，而且在輸送相同負荷的條件下，具有更低的執行溫度，可以減少輸電損失約6%。

3.低弧垂，降低2倍以上垂度。ACCC導線與ACSR導線相比具有顯著的低弛度特性，在高溫條件下弧垂不到鋼芯鋁絞線的1/2，能有效減少架空線的絕緣空間走廊，提高了導線執行的安全性和可靠性。

4.重量輕10-20%。碳纖維複合芯導線的比重約為鋼的1/4，在相同的外徑下,ACCC的鋁截面積為常規ACSR導線的1.29倍。ACCC導線單位長度重量比常規ACSR導線輕10-20%，顯示了ACCC導線重量輕的優點。

5、耐腐蝕，使用壽命高於普通導線的2倍。碳纖維複合材料與環境親和，同時避免了導體在通電時鋁線與鍍鋅鋼線之間的電化腐蝕問題，有效地延緩導線的老化，使用壽命高於普通導線的2倍。

6、同樣容量線路投資成本低於普通導線。由於ACCC碳纖維複合導線倍容量執行，而且抗拉強度高、弛度小、重量輕等特點，可使杆、塔之間的跨距增大，高度降低，同樣容量線路成本比普通導線低。