13 CFRP作为公共基础设施建设用的关键材料

桥梁是重要的交通基础设施。在建设跨江河、跨海峡的大型交通通道中，需修建很多大跨度的桥梁。悬索桥是超大跨度桥梁的最终解决方案。

但跨径增大会使得悬索桥钢质主缆的强度利用率、经济性和抗风稳定性急剧降低。目前，在大跨度悬索桥中，高强钢丝主缆自身质量占上部结构恒载的比例已达30%以上，主缆应力中活载所占比例减小。如，跨度1991 m的日本明石海峡大桥，钢质主缆应力中活载所占比例仅约为8%。

此外，跨径增大还会降低桥梁的气动稳定性。有研究表明，从气动稳定性角度考虑，2000m的跨径是加劲梁断面和缆索系统悬索桥的跨径极限。而改善结构抗风性能需解决好提高结构整体刚度、控制结构振动特性和改善断面气动特性等3个问题。大跨度悬索桥的结构刚度取决于主缆的力学性能。CFRP的力学特性使得其成为了大跨度悬索桥主缆的优选材料。利用悬索桥非线性有限元专用软件BNLAS，研究主跨3500m的CFRP主缆悬索桥模型的静力学和动力学性能好的结构体系，得出：CFRP主缆自身质量应力百分比大幅降低，活载应力百分比提高到13%（钢主缆为7%），结构的竖弯、横弯及扭转基频大幅提高；CFRP主缆安全系数的增加将提高结构的竖向和扭转刚度；增大CFRP主缆的弹性模量可大幅减小活载竖向挠度，提高竖弯和扭转基频。

总之，CFRP主缆可明显提升大跨径悬索桥的整体性能。

此外，建筑与民用工程领域是最早将碳纤维用于结构增强的。通过在桥梁等建筑物上铺覆碳纤维织物，可提高水泥结构体的耐用性，以及水泥结构建筑物的抗震性能。

未来，CFRP很可能成为名副其实的建筑材料。世界各国都在加快技术开发，使CFRP能直接用作建筑结构材料。如，利用CFRP的导电性制作建筑用电磁防护材料；在CFRP中嵌入传感器制作智能建筑材料，利用传感器传送的数据实时掌握建筑物结构可能受到的损害。

14 CFRP在工业设备领域的应用

利用其X射线全透射性，其被用于制造X光检查仪用移动平台；利用CFRP优异的机械性能，其被用于制造假肢、矫形器等康复产品。

由短切碳纤维与质量分数占10%~60%的尼龙或聚碳酸酯模塑成型的CFRP部件，质量轻、厚度薄、抗静电、抗电磁，在电子信息产品如笔记本电脑、液晶投影仪、照相机、光学镜头和大型液晶显示板等中应用广泛。加之CFRP具有优异的抗撕裂性能，还可用于制造轴承、辊轴、管材等产品，其强度与钢质产品相同，但质量可大幅降低。

15 CFRP在体育休闲用品领域的应用

体育休闲用品是CFRP最早进入市场化的应用领域。随着性价比的提高，这一领域已形成了对CFRP的稳定需求。滑雪板、滑雪手杖、冰球杆、网球拍和自行车等，是CFRP在体育休闲用品中的典型应用。

16 碳纤维作为时尚元素材料

碳纤维本身具有的黑亮色泽，以及其机织物和缠绕物构成的纹理、走向和质感，为时尚设计师们提供了丰富的想象空间和造型元素。目前，使用碳纤维制成的服装饰品有鞋、帽、腰带、首饰、钱包（夹）、眼镜架等，旅行用品有行李箱等，居家用具有桌、椅、浴缸等。所有这些制品都展示出了碳纤维高冷、坚韧、骄傲和优雅的时尚特质。它们既是日用品，又是艺术品，给人们的生活增添了超奢华的技术和艺术享受。

17 结语

综上可见，碳纤维在众多领域有着广泛的应用。应用市场的不断细分还将推动碳纤维技术的差别化发展，将有更多、更好的碳纤维制品被制造出，以促进社会绿色发展、满足人们多样化的生活需求。

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