与碳纤维、芳纶、UHMWPE纤维的比较优势
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强度
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耐冲击性
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耐磨性
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耐腐蚀性
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耐光性
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弯曲性
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防静电
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耐高温
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比重
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价格
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石墨烯纤维
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最强
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最好
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最好
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最好
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最好
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最好
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好
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低
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最小
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最低
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碳纤维
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最强
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差
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较好
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差
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较好
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好
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好
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最高
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大
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最高
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芳纶
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强
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好
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差
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差
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差
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好
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差
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高
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小
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高
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UHMWPE纤维
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强
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较好
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较好
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较好
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好
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好
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差
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最低
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较小
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最低
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优异的力学性能
石墨烯纤维强度比普通UHMWPE纤维提高了20 ~ 30%达到2.5~3.8GPa,模量达到320GPa,断裂伸长率约3.5%。与碳纤维、玻璃纤维和芳纶相比,石墨烯纤维的断裂功更大。其比重约0.91 ,为芳纶的近1/2、高模碳纤维的约1/2,比水还轻,是世界上极少数密度小于1.0的超级纤维。
最好的耐冲击性能
石墨烯纤维耐冲击能力比碳纤维、芳纶纤维及一般玻璃纤维复合材料高。其比冲击总吸收能量Et/p分别是碳、芳纶和E玻璃纤维的1.8、2.6和3倍,防弹能力比芳纶装甲结构的防弹能力高2.6倍。在高速冲击下的能量吸收是芳纶纤维、尼龙纤维的2倍。因此非常适合制作防弹材料。
最好的耐磨性能
材料的耐磨性一般随模量的增大而降低,但对石墨烯纤维而言则相反。其绳子的破断循环数n 比芳纶纤维高8 倍,耐磨性和弯曲疲劳也比芳纶纤维高,适合做绳索。
最好的耐化学腐蚀性能
石墨烯纤维具有良好的耐溶剂溶解性能,不会由于和酸、碱、污海水等接触而损失其强度。经测试,在多种介质中,如油、酸和碱等溶液中浸泡半年,强度不受影响;在水中浸泡2年,仍保留原有强度。而芳纶在强酸、强碱中强度下降则很大。
最好的耐光性能
石墨烯纤维的耐日晒性是复合材料纤维中最好的。芳纶纤维不耐紫外线,使用时必须避免阳光直接照射,而石墨烯纤维的基材由于化学结构上的优势,是有机纤维中耐光性最优异的纤维,即使经1500 小时的光照,纤维的强度保持率仍在80%左右,而其它纤维均在50%以下。
最好的弯曲性能
石墨烯纤维具有极好的弯曲性能,能不断裂地形成针织线圈和打结头,具有很高的勾结强度和成环强度,比芳纶成圈性能更好。相比,玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维的弯曲性能较差。
独特的防静电性能
石墨烯纤维具有独特的防静电性能,其表面电阻可达到107欧姆,体积电阻可达到108欧姆,适合制造电磁屏蔽与防静电材料,可广泛应用于有防静电要求与电磁屏蔽要求的电子产品领域。
优良的热性能
普通UHMWPE纤维的熔点为125℃左右,石墨烯纤维的熔点比其高约60℃。石墨烯纤维的长期使用最高温度约为150℃。在高于该温度下短时间内仍能保持原有性能,这一点对用于复合材料时的加工非常重要。另外,由于含有石墨烯,石墨烯纤维增强塑料具有良好的热导性能,其热导率与钢一样高,约为60w(m.k)。