摘要：碳纤维增强树脂基复合材料具有高强质轻、耐高温、耐疲劳等性能，在航空航天和轨道交通领域已从非承力构件扩展应用到主承力构件，在风电领域作为风机叶片的材料降低了风机负载，提高了风能利用率，在体育休闲领域用来制作渔杆、自行车、球拍、滑雪板等休闲体育器材，提高了国际体育比赛的竞争力;由于其X射线透过性强且与生物相容性好，在医疗器械领域用来制作人工器官和数字影像设备配套板材。指出我国碳纤维复合材料完整的产业链已基本形成，但在高品质和低成本化方面与国外仍存在一定差距。建议加强碳纤维基础性的应用研究，组建碳纤维领域专业人才的研发团队，提供专业装备的配套服务，拓宽碳纤维增强复合材料的应用领域。
关键词：碳纤维复合材料;工艺;应用;展望
1.碳纤维增强树脂基复合材料的成型工艺
碳纤维具有柔软可加工性，适用于真空热压罐、模压、树脂传递模塑(ＲTM)、拉挤等多种成型工艺。真空袋/热压罐成型工艺:将已完成预定铺层的碳纤维增强树脂基复合材料胚料放在专用压力容器内，再依次辅设隔离膜、透气毡、真空袋膜等，使胚料密封于容器和真空袋之间，然后在容器内施加一定的压力和温度，通过抽真空、加压升温固化成型。该工艺适
用于机翼、机身、雷达等航空航天设备制作成型。模压工艺:将已完成铺层的胚料放入金属模具的上、下模模腔内，随后施加一定的压力(8～10MPa)，升温固化成型。该工艺成型快，精度高，适用于表观光滑，尺寸精度要求高的产品批量生产。ＲTM成型工艺:将增强纤维织物预先在模具中形成相应的形状，再将树脂注塑于封闭的模腔中完全浸润纤维织物，然后固化成型。该工艺产品形状灵活，成型简捷，多适用于游艇、船体的设计。拉挤成型工艺:在一定牵引力作用下，将连续纤维丝束、纤维带经过树脂槽进行浸渍胶液，然后依次通过挤压模具固化成型，此过程可实现自动化控制，生产效率高，适用于生产方形、角型、工字型等截面的型材，目前在风电领域应用较多。
2.碳纤维增强树脂基复合材料的应用
2.1航空航天领域应用
膨胀反应 世界两大飞机制造巨头波音和空客公司，先后推出了以先进的碳纤维增强树脂基复合材料为主受力结构件的商用飞机，波音787机体的碳纤维增强树脂基复合材料用量占比高达50%，采用T800级别碳纤维增韧环氧树脂(T800S-3900-2B)制作机身和机翼，运行时可降低空气阻力，延长机体寿命，提高疲劳强度，同时节省燃油消耗。空客A-350中碳纤维增强树脂基复合材料(IMA/M21E)结构件的质量超过了53%，空客A380后机身蒙皮壁板所
采用的碳纤维增强树脂基复合材料质量占20%。在航天方面，碳纤维增强树脂基复合材料制作的洲际导弹的鼻锥和翼尖，热力学性能优异，防热效果好，可保持航空器的气动外形，降低非制导误差;碳纤维增强树脂基复合材料制作的导弹发动机壳体在满足减重需求的前提下，提高了导弹的射程，具有质量轻、体积小、射程远等优势;碳纤维增强树脂基复合材料制作的卫星结构件，承重能力强，在减重的同时节省燃料，且在高低温环境中变形量极小。
2.2医疗器械领域应用
碳纤维增强树脂基复合材料在医疗领域的应用基本可分为两类:一类是用于、替代人体某个器官组织，修补人体病变缺陷;另一类是用于制作医疗用品、医疗器械设备及相关的配套设施。碳纤维因化学性质稳定，不会与液体产生化学反应，也不会挥发有毒物质，并具有良好的血液相容性，可以植入人体取代部分发生病变的器官。碳纤维增强树脂基复合材料制作的人工骨、关节、韧带、腱、假肢等人体器官，可以与人体的其他组织产生共融。医疗设备因自身的特殊性，要求设备材料满足多样化的性能要求，即在X射线透过性能好、频率高的前提下，尽量降低放射性物质对患者及医护人员的伤害。碳纤维X射线透过性好，可以完全穿透人体，并经多次转换后得到高清晰的图像。部分医疗设备厂商采用
碳纤维泡沫夹层结构，即使用碳纤维/环氧树脂预浸料，按照一定的铺层设计，使用金属模具热压成型方式，与泡沫进行共固化，制作了CT床板、DＲ平板、血管造影手术床等多功能床面板。与传统的铝合金属板相比，碳纤维床面板平整光滑，质轻抗压，具有高分辨率，高探测率，高转换率等优点，预计将会成为新一代数字影像设备配套板材的首选。
死刑的存废 2.3轨道交通领域应用
目前，国内碳纤维增强树脂基复合材料在轨道交通中的应用仍然是以转向架、轮架体、司机台、座椅等非主承载结构件为主，而在大型主承载力结构件方面的应用则寥寥无几。近期，中车青岛四方机车车辆股份有限公司采用模压及袋压成型工艺制作了碳纤维增强树脂基复合材料设备舱，降低了构件数目，易于拆装，提高了抗冲击性能及高温抗侵蚀性。中车长春轨道公司开发了碳纤维增强树脂基复合材料地铁壳体，整车车长19m，车宽2.8m，比金属减重约30%，采用机械连接一体化成型技术，确保了尺寸精度和表观质量，提高了运载能力，降低了轨道损耗及噪声干扰。2019年11月底，在珠海举行的第四届中国国际复合材料科技大会上，由中车青岛四方机车车辆股份有限公司、威海光威复合材料股份有限公司等单位组建成立了“轨道交通复合材料专业委员会”，加强复合材料在轨道交通领域的研究与应用，推进相关产业的融合和发展。预计今后碳纤维增强树脂基复合材料在
高铁等轨道车辆中的应用比例会越来越大。
2.4体育休闲领域应用
碳纤维在体育休闲领域应用最多的是渔具行业，碳纤维增强树脂基复合材料鱼竿占市场总量90%以上，高强轻质、抗疲劳的特性已成为现代鱼竿行业的硬性指标。采用碳纤维增强树脂基复合材料制作自行车车架和车轮[16]，可降低车体的质量和阻力，提高安全度和舒适度;此外，碳纤维增强树脂基复合材料自身具备可设计性，可提高自行车的功能性和新颖性，满足多样化的设计要求。采用碳纤维材质制作的高端球拍在比赛中面对复杂的环境及工况，不仅满足弯曲强度的要求，具备良好的刚度和弹性，而且球拍的舒适度高，不易变形。2018年碳纤维在体育休闲领域的需求量为14.3kt，预计2020年将达到16kt，其中高尔夫球杆需求量最高占比为27.3%，鱼竿、自行车均占22.4%，曲棍球杆占比为7.0%。此外，碳纤维增强树脂基复合材料高尔夫球杆、滑雪板、撑杆等体育用品[17]也已得到运动员的普遍青睐。现代国际体育比赛不但是成绩高低的较量，更是国家技术实力的竞争，预计具有高性能优势的碳纤维增强树脂基复合材料将在体育竞技领域扮演重要角，价值也会越来越大。
3.展望
我国碳纤维复合材料完整的产业链已基本形成，但与国外发达国家相比，在高性能碳纤维复合材料的高品质及低成本化方面仍存在一定差距，整体应用技术方案及产业相关的配套系统尚未健全。碳纤维增强树脂基复合材料的发展需要国家、企业的共同努力与支持:加强碳纤维领域专业人才的培养和引进力度，组织并创建研发团队，提供专业装备的配套设施服务，鼓励参与项目研发设计，降低生产成本，提高产品质量;加大对国产碳纤维企业的扶持力度，提升企业的自主创新能力，扩大国产纤维的推广、宣传力度，尽快实现国家装备材料的国产化;加强碳纤维基础性的应用研究，扩大碳纤维市场的开发力度;拓宽碳纤维增强树脂基复合材料的应用领域，重点推进碳纤维增强树脂基复合材料在工业领域、建筑工程、海洋领域的开发及应用。亚洲小幼>yy鱼
参考文献
周蕾 [1]齐颖.碳纤维及其复合材料发展现状[J].新材料产业，2017(12):2－7.
[2]彭鹤轩.碳纤维复合材料的应用和展望[J].现代盐化工，2018，45(5):24－25.
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