[原创]权威解说碳纤维的力学性能和用途 环氧树脂 粉状碳素 硬碳 软碳 第二跳速度 板面甜区 毡结构的软碳素

                                             三 维 说  碳ffice:office" />

                                  SAY SANWEI`S CARBON

 

一、         什么是碳纤维：

碳纤维是一种高抗拉强度、高弹性模量、低密度的轻质纤维材料。它是以碳含量高的有机纤维为原料，来制造碳纤维，通过加热碳化去除大部分非碳元素得到碳的石墨晶体结构为主体的纤维材料。目前碳纤维是以聚丙烯腈为原料生产出的“聚丙烯腈基”碳纤维，或有煤碳焦油副产物如煤焦油沥青为原料生产的沥青基碳纤维（两种材料提炼的碳纤维性能结构基本相同）。

二、         碳纤维的力学性能和用途：

★碳纤维按力学性能和用途分类：可分为通用级（商品级）和高性能级（宇航级）。高性能碳纤维又包括中强型、高强型（HT）、超高强型（UHT），纤维的强度模量越高，价格越高。

★碳纤维的弹性模量随碳化过程处理温度的提高而提高，一般经2500℃高温石墨化处理，即为高弹性模量碳纤维或石墨纤维。

★碳纤维具有较高的强度和弹性模量是与它的结构与石墨结构类似分不开的。

下面是石墨晶体在三维空间中有序的六方晶体点阵结构，这是最稳定的分子结构，如果受力变形必将完全的恢复形变。

三、         碳纤制品的4种制造方式：ffice:office" />

单根碳丝直径6-7微米，相当于1毫米的7%，由1000丝组成的一束碳丝称为1K，由3000丝组成的一束碳丝称为3K。球板中常用的为3K碳布。

1、 碳布：由成束的碳丝织成的布称为碳纤布。

2、 环氧树脂预浸碳片：将12K的碳丝铺展平整，此时的碳丝方向是单向松散的，运用基体材料环氧树脂把单丝粘成一个整体，加热固化后形成碳片。

注：环氧树脂是一种粘接力很强，固化后具有优良力学性能的树脂基体。固化后俗称化学钢板。

3、 粉状碳素称为碳精粉：碳精粉与胶搅拌成为碳胶。

4、 超轻碳毡：将碳丝迷漫在空间，将碳丝淋下，同时在静电作用下碳丝呈多向有规则排列并形成薄毡。

  北京三维体育用品有限公司在2002年申请了实用新型专利《一种假如超轻碳毡的乒乓球拍》首先将毡结构的软碳纤维加入到乒乓球板中，从而引发了多碳层底板的诞生。

四、         碳的软硬说：

1、 硬碳之说：依靠基体物质如环氧树脂才能加工成型的碳素纤维，俗称：“硬碳”如碳片，这里着重说的是“硬碳”硬的不是碳丝，硬的是固化后的环氧树脂——化学钢板在起作用，过去大部分普及型碳板大多使用“硬碳”可想而知，犀利的攻击力来源于环氧树脂固化后的钢性所产生的反弹力。但碳丝轻柔的弹性很少能发挥出来。

2、 软碳之说：不含有任何基体物质如环氧树脂而能加工成型的碳纤维俗称“软碳”如碳布、碳毡。

五、         碳多反而柔：ffice:office" />

球板中加入碳的多少国际乒联有硬性规定，所以碳多应定义为碳层多，假设一个球板碳的总厚度可达0．9mm那么把0．9分成9份，则每层就会有0．1mm的碳层，木材经过多层刨切木材内部的内应力已经消失殆尽，九层毡结构的软碳相当于九层钢筋，木材性能的不足用碳丝来弥补，达到强强联合的最佳状态。此时的多层碳板就像人们爱吃的千层饼，有滋有味，整体结构又像高档的鱼杆，当钩住鱼时，高档的鱼杆先形变之后柔和的拉住鱼，把握胜利果实。

六、         柔反而强劲：

碳素材料受力时不是一味的形变，其恢复形变的能力、能量吸收与释放的效率均好于天然木和天然纤维。当球撞击球板时，力传导到每一层木材时都得到相应层间的碳素纤维的良性响应，此时球板释放的能量不是简单的反弹力，而是一种勃然而发所释放出来的强大内力。

七、         具有强烈的第二跳速度：

第一弹跳速度一般指球的脱板速度。

第二弹跳速度一般指球弹离对方台面的速度。

当拉球时多碳球板一般给人以脱板速度稍慢的感觉，而此时球板形变储能，由于其良好的能量释放效率使得发力击出的球带有势大力沉的感觉，落到对方球台让对方感到震手不好应付，这是强烈第二跳速度所带来的杀伤力，是优秀的球板的最佳表现。

八、         球拍板面甜区大：

这是因为碳毡材料的纤维是多向交织排列，十层木质经多次刨切，纹理相互垂直叠放，碳层与木层间均衡的布局达到钢柔并济的效果，最大限度的排除了以往碳素纤维方向性强的弊病，使底板各部受力均衡，所以碳毡拍面甜区大。

九、         力的传导精准：

多碳球拍手感清晰，台内小球控制自如，这是纯碳丝柔性和弹性的作用，它能真实的传递你的力量，并能清晰地感觉到自己用力的效果，使一分力它就出一分力使十分力它就出十分力。

十、         为什么说只有毡结构的软碳素才能做成多碳底板：ffice:office" />

目前六木五碳以上的多碳底板（碳胶除外）只能使用毡结构的软碳素才能实现，才能符合ITTF的标准。这是以事实为根据的。（设定横板用木75g，碳的使用面积设为横板的面积，标准天平称重，请见图表所示：）

 

不同结构板重  五木二碳  四木三碳   五木四碳   六木五碳  七木六碳  八木七碳 九木八碳 十木九碳      备注原因

横板面积/g   

碳布平纹5g       75+10           75+15      75+20          75+25          75+30         75+35       75+40       75+50        用碳太多、

                             85g               90g           95g               100g            105g             110g         115g         120g          超厚    

 

 碳片6g              75+12          75+18        75+24         75+30           75+36        75+42      75+48         75+54        环氧树脂多、  

                             87g               93g           99g              105g             111g           117g            123g        129g          增重量

 

 碳毡1g               75+2           75+3           75+4          75+5           75+6           75+7           75+8          75+9       毡结构软碳素

                               77g            78g              79g             80g               81g           82g               83g            84g         符合重量要求

 

碳胶(从略)                           以上数据没有计算热压胶的重量

自己做沙发

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想问两个比较白痴的问题：理论底板中碳层最多能加多少层？三维的底板碳层数今后会不会还增加？

SANWEI大大应该把这东东投去乒乓世界去,精品解说啊