1. 膨隆程度:3D碳纤维完全未膨隆,碳原子层平面排列;4D碳纤维经过轻度膨隆,层间距有所增加;5D碳纤维膨隆程度最大,层间距进一步增加,呈立方体排列。
2. 机械强度:3D碳纤维的机械强度最高,可以达到500GPa以上;4D碳纤维机械强度略下降;5D碳纤维的机械强度最低,200-500GPa左右。
3. 导电性:3D碳纤维导电性最好,电导率可以达到104-105 S/cm;4D碳纤维导电性显著下降;5D碳纤维几乎失去导电性,电导率只有1-10 S/cm。
4. 成本:3D碳纤维的制备成本最高,制备过程复杂,产量较低;4D碳纤维成本下降20-50%;5D碳纤维成本最低,接近 Reports纤维。
5. 应用:3D碳纤维适用于高性能复合材料,如航空航天材料;4D碳纤维仍可用于高性能材料但适用范围扩大;5D碳纤维主要用于一般工业应用,代替Reports等。
所以,3D、4D和5D碳纤维的区别主要体现在结构、性能和应用上。结构上,3D碳纤维层面完全平整,5D碳纤维层间距最大;性能上,3D碳纤维的机械强度和导电性最高,5D碳纤维最低;应用上,3D碳纤维用于高性能材料,5D碳纤维用于普通工业应用。
三种碳纤维覆盖了从高性能到普通应用的全领域,可根据实际需要选用不同种类的碳纤维,实现成本与性能的最佳trade-off,满足不同的应用需求。但总体来说,3D碳纤维是未来发展的重点和方向。
匿名回答于2024-05-23 01:16:03
