航空航天工业为何青睐碳纤维

如果我们希望航空发动机可以制造的足够轻盈，那么如何在条件允许的情况下尽量减小材料的密度是一个很好的方法。当年的钛合金就是因为轻质，并且在刚度、强度和高温性能合格，现在已经是一种被广泛使用的优秀航空材料。

      但是金属毕竟是金属，即便是像镁铝合金那样的材料，密度也只是堪堪做到2000kg每立方米左右，而且金属材料都有一个很严重的问题，那就是金属有疲劳问题，当金属材料内部受到变化的力的时候，只要这个力足够大、作用的时间足够长，那么材料就会产生微裂纹，然后这样的裂纹会快速变长、直到整个材料都裂开。

      所以这个时候一种新材料：碳纤维，出现在工程师们的视野中。

      这种材料首先有一个最明显的优点：轻。碳纤维密度一般在1400~2000kg每立方米，经过环氧树脂强化的碳纤维密度也不过1600kg每立方米而已，远远好于金属材料。

      另外，碳纤维跟金属材料不一样，碳纤维材料并没有所谓的“疲劳强度”的概念，也就是说变化的力对于金属材料来说是一种威胁，需要重点关注，但是放在碳纤维这里却不叫什么事情。

     上面这些优点对于航空器材可以说是至关重要，因为这些东西是要飞上天的，所以自然是越轻越好，而且像航空发动机这样的装置，需要承受巨大、复杂的载荷，工作状态下零件内部会分布有复杂变化的载荷，有这么一种密度小、强度高、抗疲劳能力强的材料简直就是如有神助。