碳纤维在机械设备和建筑物上的应用摘要碳纤维在航空、航天、体育器材领域的应用已有专门报道，本文主要介绍碳纤维在机械设备和建筑物上以及其它领域的应用。关键词：碳纤维性能碳纤维复合材料用途1.利用碳纤维复合材料轻质、高强、高刚性的用途（1）纤维、纸、薄膜机械、机器人在纤维产业，随着织布机和编织机的高性能化，在用以往的材料不能满足性能时，开始使用CFRP产品。由于织布机的无梭化，转数提高，织物的幅面变宽，显著提高了生产效率。在喷水孔室，转数为1700rpm，杼宽达2m。为了抑制长大杼的变形，在综片框上采用了轻质、高刚性的CFRP。织布机缠线器的卷芯通常是钢管，插入纸管后，加气压则产生小突起，成为固定纸管的结构，重量大。把它换成CFRP管，当然轻，插到纸管上，使在织布机上安装的作业和从卷好的织物中取下的作业变得轻松。把CFRP应用到这种使人力作业变轻松的方面，其前途是无限的，尤以作为解决操作者老龄化的措施而引人注目。下面介绍编织机的应用例子。访问西德的卡尔、迈耶尔公司时，得到这样的信息，即编织机的转数达到5000rpm时，金属的杆就不能追随往复运动，因此使用了CFRP制品。杆是直径为2~3cm，长度为60~80cm的厚壁管，这是利用CFRP比弹性模量高的好例子。印刷用的高速轮转机、制纸机、薄膜成膜机器的辊子，若挠度变大，则会改变制品宽度方向的张力，这关系到产品质量的稳定。机械宽度达10m时，为了提高产品质量，辊子挠度变小是很重要的。在该用途上，希望采用高弹型沥青基CFRP。表1是长度8m的钢与CFRP的薄膜成膜机辊子性能比较。总挠度相同时，沥青基CFRP辊子直径小，且重量仅是钢辊的1/13。优点是因为轻，在机械运转停止后对开始的追随性也好，而且换辊的作业也很轻松。CFRP辊的危险系数是2,100rpm,钢辊是1,200rpm，由于高速化可提高生产效率，而在价格方面是同等的，所以长大的沥青基碳纤维辊子是大有前途的。因表1的CFRP辊比钢辊直径细，壁薄，所以加载荷时的挠度大，但如果它与钢辊同粗同厚时则刚度凌驾于钢辊之上，需要这种刚性的领域，是超高弹型沥青基碳纤维的世界。*原日本东丽公司表1沥青基CFRP辊与钢辊性能比较辊的材质长度mm外径mm内径mm质量Kg自重挠度mm载荷挠度mm总挠度mmCFRP8,0003403161400.440.440.88钢8,00048045010600.760.160.92CFRP-三菱化学公司制品K13710MP载荷挠度是长度方向负载为3KN时的挠度尽管谋求产业用机器人的大型化、高速化和高精度化，但是固定柱、可动柱、臂、尖端手等机械化部位一旦大型化，就会变重，结果与高速化、高精度化不相容。解决的办法是在液晶玻璃板的搬送工作臂和工作手以及纸加工机器人部件上使用轻质、高弹、固有振动数高、线膨胀系数低的CFRP，而且，高弹型沥青基CFRP也可提供解决问题的办法。（2）在建筑物上的应用十年以前，在通产省基础产业局设立了新材料大规模结构体座谈会，不仅对新材料作为功能材料的使用情况进行了调查，而且进行了作为结构材料开发的调查研究。这时，东京都发表了临海副都心开发事业计划，在青海、有明、台场设立了东京远距离港、东京国际会议停车场等国际情报交流处，以便瞄准未来型城市建设。在座谈会上，以东京都的计划为参考，提出了着眼于纤维复合材料轻质、高强的宏伟建筑物的设想。研究的结果以“城市建设和新材料”为题，于1989年9月出版，取自其中提供如下：·高层建筑(高度1,000ｍ，总面积800公顷，50～60层)，人工台地悬浮体，地板材，防风网状物。·散步路(宽6ｍ，长2,000ｍ)和空中庭院(25,000m2)的结构材料。·人工岛(直径30km)的护岸壁混凝土增强材料，波浪缓冲材料，直升飞机场·海中浮游隧道(久野浜—金谷间10km)的隧道结构材料。·观光用单轨铁路式潜水艇的车辆。·为强化松软地质的基础桩。·沙漠的绿洲(直径30km，间隔150km)的地里连续壁补强筋，送水管用管线。与此相配合，各大建筑公司发表了超高层建筑的设想，鹿岛建设提出了高度为800m的DIB-200，它是用200m的圆柱状单元组装而成的，清水建设提出了高2,000m，底边4,000m的巨大的锥形尖塔2004等。图1是这些设想与富士山、东京都厅、横浜界标塔的比较。2004的设想是下部为混凝土，中部是钢，上...
