3d打印碳纤维复合材料，3d打印机打印碳纤维参数

碳纤维（CF）是一种含碳量95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。是将鳞片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴方向层压，并经碳化、石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维因其“外软内硬”、比金属铝轻、比钢强、更耐腐蚀、弹性模量高等特点，成为国防和民用的重要材料。它是新一代增强纤维，既具有碳材料的原有性能，又具有纺织纤维的柔韧性和加工性能。

碳纤维具有轴向强度和弹性模量高、密度低、比性能高、无蠕变、在非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性能好、比热和导电率介于非金属和金属之间等诸多优点。它具有优良的性能。非金属材料在金属中，非金属材料具有较低的热膨胀系数且具有各向异性，并且具有优异的耐腐蚀性和X射线透过率。良好的导电性、导热性、良好的电磁屏蔽等。与传统玻璃纤维相比，碳纤维的杨氏模量是凯夫拉纤维的三倍以上，且与凯夫拉纤维相比，其杨氏模量大约高一倍，并且耐有机溶剂、酸、腐蚀. 优良的耐碱性。物理性能：碳纤维是一种机械性能优异的新型材料，综合了碳材料的两大特性：“拉伸强度强”和“纤维柔软可加工性”。碳纤维的拉伸强度约为27GPa，拉伸模量约为200700GPa。密度约为每立方厘米1.5至2.0克，除了与原始纤维的结构有关外，主要取决于碳化过程的温度。一般在3000高温下石墨化，密度可达2.0克每立方厘米。重量也极轻，比重比铝轻，不到铁的1/4，比强度是铁的20倍。与其他纤维不同，碳纤维的热膨胀系数具有各向异性。碳纤维的比热容一般为7.12。导热系数随温度升高而降低，平行于纤维方向为负值（0.72至0.90），垂直于纤维方向为正值（32至22）。碳纤维的比电阻与纤维的种类有关，25弹性模量高达775，高强度碳纤维为1500/cm。这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。与钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维具有高强度、高弹性模量、低密度、低线膨胀系数等物理特性，使其成为新材料之王。碳纤维织物除了具有普通碳材料的特性外，还具有高度各向异性和柔软的外观，并且由于比重低，在纤维轴方向表现出高强度，可以加工成各种织物。复合材料是现有结构材料中比强度和比模量综合指标最高的。碳纤维树脂复合材料的拉伸强度一般在3500MPa以上，是钢的79倍，拉伸模量为230430GPa，比钢高，因此CFRP的比强度为材料的强度和密度有关，虽然比强度可以达到2000MPa以上，但A3钢的比强度只有59MPa左右，而且比模量也高于钢的比强度。与传统玻璃纤维相比，杨氏模量（是指表征材料在其弹性限度内抗拉或抗压能力的物理量）是玻璃纤维的三倍以上，与凯夫拉纤维相比，杨氏模量（是指表征材料在其弹性限度内抗拉或抗压能力的物理量）比玻璃纤维高三倍以上，与凯夫拉纤维相比，杨氏模量约为其两倍。碳纤维环氧层压板的测试表明，强度和模量随着孔隙率的增加而降低。孔隙率对层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量有显着影响。随着孔隙率的增加，拉伸强度下降相对缓慢，但拉伸模量受孔隙率的影响较小。碳纤维还具有优异的细度（细度的一种表达方式是9000米长的纤维有多少克），一般只有19克，拉力为每1微米300公斤，也达到很少有材料具有像碳纤维一样好的性能，这对强度、刚度、强度和疲劳性能等方面提出了苛刻的要求。碳纤维具有优异的耐热性，在不暴露于空气或氧化剂的情况下，能够承受3000摄氏度以上的温度，与其他材料相比，在1500摄氏度以上的温度下也不会失去强度。温度越高，纤维强度越低，且强度下降幅度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因此碳纤维避免了径向强度（即不能形成结），其他材料的晶须性能也显着降低。

碳纤维还具有优异的耐低温性，即使在液氮温度下也不会变脆。化学性质：碳纤维的化学性质与碳相似，能被强氧化剂氧化，对普通碱呈惰性。当空气中温度超过400时，氧化作用变得显着，生成CO和CO2。碳纤维对常见的有机溶剂、酸、碱具有优异的耐腐蚀性，不溶解、不溶胀，具有优异的耐腐蚀性，因此不存在生锈的问题。 1981年，有学者将PAN基碳纤维浸泡在强碱性氢氧化钠溶液中。 30多年后，纤维仍然保持其形状。但其耐冲击性差，易损坏，在强酸作用下会被氧化，所以碳纤维的电动势为正，而铝合金的电动势为负。碳纤维复合材料与铝合金结合使用时，金属会发生碳化、渗碳、电解腐蚀。因此，碳纤维在使用前必须进行表面处理。碳纤维还具有耐油、耐辐射、耐辐射、吸收有毒气体、中子慢化等性能。工艺流程碳纤维可以通过碳化聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶纤维和酚醛纤维来生产。最常用的碳纤维是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维生产涉及四个过程：纺丝、热稳定（预氧化）、碳化和石墨化。涉及的化学变化包括脱氢、环化、预氧化、氧化和脱氧。要从粘胶纤维中获得高力学性能的碳纤维，需要通过高温拉丝的方法将其石墨化，但碳化收率低、技术难度大、设备复杂，因此主要用于耐磨、耐磨等领域。耐磨材料和碳纤维均以沥青为原料生产，虽然原料丰富、碳化收率高，但由于原料制备复杂、产品性能较差，一直未能大规模开发。碳纤维可由聚丙烯腈纤维原丝生产，具有制造工艺简单、机械简单、与其他方法相比性能优越等优点，自20世纪60年代起在碳纤维工业中得到发展。聚丙烯腈碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个步骤。原丝制造工艺主要由聚合、脱气、称重、纺丝、牵拉、水洗、上油、干燥、长丝回收等工序组成。碳化工艺主要包括拉丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、定径干燥、取丝缠绕等工序。