，般都是由台湾高尔夫用具制造商，近年转移到中国 大陆投资生产的。因此参与国际竞争，也是今后我们所要发展的道 路。 碳素纤维复合材料，除在体育用品方面有巨大的需求外，目前在 建筑桥梁加固上有广阔的发展空间。 碳纤维复合材料在建筑行业的应用 国内对碳素纤维的研究始于六十年，并自年月全国第 次碳素纤维及其复合材料会议后，直将碳素纤维及其复合材料纳入 国家科技攻关项目，先后有冶金部中科院化工部等单位组织攻关。 二十年来，从无到有，碳素纤维在生产工艺和复合材料应用方面取得 了定的研究成果。但是，国产的碳素纤维生产水平还比较低，性能 不稳定。至今，我国仍不具备碳素纤维的工业生产技术，基本上依赖 进口。目前，国内碳素纤维及其复合材料，特别是中间产品碳素 纤维布的需求呈逐年上升的趋势。 碳素纤维复合材料用于建筑混凝土结构补强加固的研究工作，开 始于年代的美日等发达国家。年代末，日本美国新加坡 以及欧洲的部分国家和地区，都开始相继进行了大量碳素纤维材料用 于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上形成了自己国家的行业标准与规范。该项技术在日本韩国美国欧洲台湾等国家 和地区，得到迅速的发展和广泛应用。而将碳素纤维制成织物布状 片材，粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固，是实际工程中应 用最多的种。 主要功能 具有碳材料的本性特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。 各向异性，设计自由度大，可进行多种方案设计，以满足不 同的要求。 可与其它纤维如玻璃纤维混合，增强提高性能。 密度小质量轻，是般钢材重量，强度超过倍。 强度及钢性高，比强度比模量极高。 自润滑耐磨损耐疲劳寿命长。 吸能减震，具有优异的震动衰减功能。 热膨胀系数小，有较高的尺寸稳定性。 热导性好，不蓄热，在惰性气体中耐热性出类拔萃。 耐腐蚀，不生锈，优秀的抗疲劳性。 在我国，随着人们对碳素纤维加固混凝土结构技术优势认识的逐 渐提高，已有越来越多的高科研成果机构开始重视这新兴加固技 术，并逐步得以发展和完善。 从国内外发展情况看，碳素纤维复合材料，应用于建筑业的研究 开发正呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混 凝土结构急需补强与加固，碳素纤维加固技术作为种新兴的技术含量高的加固方法，具有施工简便用途广泛实际效果优越，有很 大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。这种加固方法在我国也将 得到广泛的应用，同时也必将对我国建筑事业及当地的经济起推动作 用。 混凝土加固修补用碳素纤维复合材料分类 普通碳素纤维是以聚丙烯或中间沥青纤维为原料 碳化制成。目前，用于混凝土结构补强加固的碳素纤维材料种类可按 以下分类 按形式分类 片材包括布状和板状 般通过环氧树脂类粘接剂贴于混凝土受拉区表面，是用于结构 加固修复最多的种材料形式。其中布状材料的使用量最大，而板状 材料的强度利用效率较高。 棒材 通常作为代替传统钢筋的材料，既可用于已建结构的补强加固， 也可用于新建结构中。 按力学性能分类 高模量型 拉伸模量很高，可以达到，但其伸长率较低。 高强度型 拉伸强度在以上，加工工艺好的其拉伸强度可超过 。中等模量型 拉伸模量般在之间，伸长率在之间。 碳素纤维加固混凝土结构的技术特点 同原有的加固方法如粘钢加固预应力加固等相比，碳素纤 维加固技术具有明显的技术优势，主要体现在高强高效由于碳素 纤维布材料优异的物理力学性能，在加固过程中可充分利用其高强 度高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性 能，达到高效加固的目的。耐腐蚀性碳素纤维材料化学性质稳定， 不与酸碱盐等发生化学反应，因而用碳素纤维材料加固后的钢筋 混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性。不增加构件的自重及体 积。碳素纤维布质量轻且厚度薄，经加固修补后的构件，基本不增 加原结构的自重及尺寸，不会减少使用空间。适用面广由于碳素纤 维布是种柔性材料，可任意剪裁，所以可广泛应用于各种结构类型 形状和结构的各种部位。诸如大型桥梁的桥墩桥梁和桥板，以及隧 道大型筒体及壳体结构工程等。便于施工在碳素纤维布加固工程 中，施工过程不需要大型的施工机械，而且施工场地少，没有湿作业， 功效高。 碳纤维复合材料在风力发电中的应用 清洁能源是世界上人们关心的问题，风力发电则是重要的清洁能 源之。美国风能协会报导世界风力发电能力在不断扩大， 年的年期间，世界风力发电能力平均每年递增， 年底世界风力发电总能力为，到年底，世界风力发电总能力达。利用风力发电最发达的国家是德国，到 年累计风力发电总容量已达到，其中年新增容量为 。美国风力发电总容量为，为世界第二。年美国 风力发电的容量增加了，绝大部分集中在德克萨斯州。风力 发电总容量占世界第三位的是西班牙，达。总的来看，目前 欧洲是世界风力发电最发达地区，约占世界风力发电总能力的。 欧州风力发电能力中半以上由德国占有，德国是世界上利用风能最 加原结构的自重及尺寸，不会减少使用空间。适用面广由于碳素纤 维布是种柔性材料，可任意剪裁，所以可广泛应用于各种结构类型 形状和结构的各种部位。诸如大型桥梁的桥墩桥梁和桥板，以及隧 道大型筒体及壳体结构工程等。便于施工在碳素纤维布加固工程 中，施工过程不需要大型的施工机械，而且施工场地少，没有湿作业， 功效高。 碳纤维复合材料在风力发电中的应用 清洁能源是世界上人们关心的问题，风力发电则是重要的清洁能 源之。美国风能协会报导世界风力发电能力在不断扩大， 年的年期间，世界风力发电能力平均每年递增， 年底世界风力发电总能力为，到年底，世界风力发电总能力达。利用风力发电最发达的国家是德国，到 年累计风力发电总容量已达到，其中年新增容量为 。美国风力发电总容量为，为世界第二。年美国 风力发电的容量增加了，绝大部分集中在德克萨斯州。风力 发电总容量占世界第三位的是西班牙，达。总的来看，目前 欧洲是世界风力发电最发达地区，约占世界风力发电总能力的。 欧州风力发电能力中半以上由德国占有，德国是世界上利用风能最 发达的国家。亚洲利用风能较差，只有印度，年底风力发电总 容量达，我国风能利用规模还很小，尤待进步开发，并且 目前逐步重视对风能的开发利用。 风力发电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的 复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂玻璃纤维增 强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。从性能来讲碳纤维增强环氧树脂 最好，玻璃纤维增强环氧树脂次之。随叶片长度的增加，要求提高使 用材料的性能，以减轻叶片的质量。采用玻璃纤维增强聚酯树脂作为 叶片用复合材料，当叶片长度为，其质量为长度增加到 时，叶片质量为如叶片长度达到，则叶片质量高达 。而采用玻璃纤维增强环氧树脂作为叶片材料时，长质 量为，与玻璃纤维增强聚酯树脂相比，可减轻质量。同 样是长的叶片，采用玻璃纤维增强聚酯树脂时质量，采 用玻璃纤维增强环氧树脂时质量，而采用碳纤维增强环氧树 脂时，质量只有。总之，叶片材料发展的趋势是采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，特别是随功率的增大，要求叶片长度增加，更 是必须采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强聚酯树脂只 是在叶片长度较小时采用。 风力发电叶片发展趋势 风力发电向大功率长叶片方向发展。 由于风力发电每成本随风力发电的单机功率的增大而降低， 因此，从安装第台现代化的风力发电装置起，风力发电的单机功率 在不断增长，叶片的长度也在不断增长。年至年，欧洲风 力发电单机功率从增加到，叶片的长度则由增加到 。年到年，风力发电的单机功率又平均增长到， 叶片的长度增加到。现在风力发电的单机功率为， 叶片长度达已经不稀奇，目前正在研制单机功率为 ，叶片长度风力发电机。世界上风力发电叶 片最大的制造商公司，关闭了位于丹麦的个叶片生产 厂，这个厂是专门生产长度在以下的风力发电叶片，厂方宣布关 闭的原因是市场对风力发电叶片的需求已经不是以下的小叶片， 而是大功率的长叶片。 碳纤维复合材料在风力发电上的应用会不断扩大。 随风力发电单机功率的增长，叶片的长度也在不断增长，碳纤维 复合材料在风力发电上的应用也会不断扩大。对叶片来讲，刚度十分 重要，疲劳强度是制约叶片强度与设计的关键因素，大气紊流造成叶片颤动和周期载荷，会导致疲劳破坏。荷兰戴尔弗理工大学 ，研究表明，碳纤维 复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的两倍。美国蒙塔纳州立 大学的蒙代尔教 授正在为圣地亚风能研究计划 积累并建立碳纤维复合材料在风力发电上应用的数据库。 包括采用卓尔泰克公司苏泰克工程材料公司 和东丽碳纤维公司 的碳纤维。国外专家认为，由于现用材料性能不能很好满足 大功率风力发电装置的需求，玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限， 因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用性能更 好的碳纤维复合材料是势在必行。第三章项目技术来源 来自台湾的技术 碳素纤维制造业，是高科技高成本及高报酬之产业。主要原料 碳纱为石化提炼，美国日本均列为外销管制项目，碳布的制程 也被列为机密，其技术不易取得。台湾用碳素纤维布加工制造的网球 拍高尔夫球杆钓鱼杆畅销全球。早期原物料大部分由日本提供， 其碳布的制程，即使台湾厂商付出再多资金，亦无法获得技术机密。 碳素纤维制造，需以机械结合材料应力流体等力学，配合物 理性质化学变化而组成，若因天气因素及加工