碳纖維有多硬，1釐米厚就可以防彈

碳纖維是高分子嗎

法律顧問：趙建英律師

近年來，大家對碳纖維複合材料一定耳熟能詳。昨天咱們分享了一位牛人用碳纖維製作撲克牌的影片，實在不要太帥啊。咱們直觀學機械的讀者“km2006”於是留言給小編佈置了一篇碳纖維防彈衣材料的文章。

碳纖維複合材料有很強的力學效能，它的比強度、比模量，比其它與之功能類似的合金高很多倍。

也就是說，在相同的抗拉強度和拉伸模量下，當產品滿足效能要求，碳纖維製品的重量要遠遠低於合金製品。

碳纖維 CFRP 的強度要明顯高於玻璃纖維 GFRP

碳纖維通常由聚丙烯腈（PAN）纖維透過氧化和更高溫度的碳化製成。碳纖維很少單獨使用，一些常見的處理技術包括：長絲纏繞、編織、預浸料（預浸漬的碳纖維）和拉擠成型等。

在製造過程中產生的長絲被絞成紗線。它可用於編織碳纖維長絲布或織物。織物上的圖案通常取決於紗線的密度和所選的編織方式。

150倍下的碳纖維可以看到由一根根絲編織起來的

其粗細和頭髮絲相比直徑更小

當暴徒用槍射擊你時，千鈞一髮之際，冷靜的你看看身上的碳纖維小馬甲，默默的尋思著：纖維織成的密網，類似於足球門網，無論射體觸擊到網的哪一個位置，它的衝力都會被整個網所吸收。正因為這樣，碳纖維可用於製造防彈衣：

碳纖維防彈到底靠不靠譜，咱們實測一下看看效果：

20世紀60年代，美國杜邦公司研製出一種新型芳綸纖維複合材料——芳綸1414。

杜邦將這種材料在1972年實現商品化並註冊商標為Kevlar也就是卡夫拉。凱夫拉縴維主要分為兩種：對位芳醯胺纖維（PPTA）和間位芳醯胺纖維（PMIA）。

凱夫拉的強度超過碳纖維，而質量比碳纖維還輕。美軍率先使用Kevlar製作防彈衣，並研製了輕重兩種型號。由此，美國的杜邦公司一度佔據了全球防彈衣材料的過半的市場份額，上世紀80年代，美國還曾經限制杜邦把該材料出口我國，為此，我國在化纖材料的研發上早早就開始佈局。

超高效能碳纖維的出現，打破了傳統碳纖維因斷裂伸長率小而不能用於防彈領域的概念，已開始應用於新型軍用防彈裝備，對提升先進武器裝備具有重大意義。

2019年11月20日，中國石化股份有限公司經過鑑定，利用16年時間突破了聚合、紡絲、工程放大等關鍵核心技術，造出了對位芳綸纖維。

下面這個小影片就是對我國對位芳綸纖維的介紹：

當然，除了對位芳綸纖維，超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE）、液體防彈材料（TBS）、碳奈米管、石墨烯、壓縮玻璃碳、人造蜘蛛絲等都可以用來作為防彈材料。

2017年我們看到央視財經發布的這樣一組資料：全世界70%的防彈衣都是中國製造。我們前面介紹直到2019年，我們才全面掌握對位芳綸纖維的技術，為什麼防彈衣的製造市場份額之前這麼高？

原因就是我國的防彈衣材料主要使用的超高分子量聚乙烯纖維（UHMWPE），UHMWPE是一種相比芳綸防護效果更好，而且也更便宜的優質防彈材料。目前主流的防彈衣和防彈插板等防彈裝備都是用的UHMWPE。

自1985年中國開始超高分子量聚乙烯纖維的研究，東華大學（原中國紡織大學）、鹽城超強高分子材料工程技術研究所先後加入研發行列，並取得了一系列重大理論突破，1999年突破關鍵性生產技術。目前，我國的超高分子量聚乙烯纖維產量很大，產業鏈完整齊全，市場產業健康，很多防彈衣生產企業甚至自己都能生產超高分子量聚乙烯纖維，所以，防彈衣的成本壓的比較低，在全球佔據過半的份額也就不足為奇了。

除了防彈，碳纖維的用途很多，咱們以前分享過在汽車上使用：

在航空航天上也有大量使用：

在高爾夫球棒、網球拍、標槍、弓、腳踏車、釣魚竿等體育用品上的應用更是不勝列舉。下面是碳纖維在頭盔上的應用，價格不低：

可見，優質、新型材料的出現，帶給我們的將是生活各個方面的全面提升，因此，對於新材料的研發一刻也不能停止。。。

參考資料：

［1］中國石化：16年攻關出來的“黃金絲”，做防彈衣可抵抗輕機槍連射！

［2］航空工業：飛機為什麼要用碳纖維複合材料？

［3］直觀學機械：碳纖維是怎樣“煉”成的？

［4］知乎@隔壁泰山：https：//www。zhihu。com/question

［5］央視財經：全世界70%防彈衣是中國製造！這些防彈材料你都知道嗎？

［6］特種紡織品行業平臺：防彈衣研究概況

［7］碳纖維及其複合材料技術：漫話碳纖維——碳纖維的製備、特性及主要應用

［8］製造原理：碳纖維頭盔為何賣那麼貴，一個都要上千塊，走進工廠看製造過程

［9］巫師眼：碳纖維的纖維到底有多細？放大150倍來看看吧 測試耐熱耐磨強度

［10］萌動娛樂：強度超過碳纖維，廣泛應用於航天軍工領域的超強材料——凱夫拉

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撰文：直觀學機械

評論處大家可以補充文章解釋不對或欠缺的部分，這樣下一個看到的人會學到更多，你知道的正是大家需要的。。。