【专业讲堂】无处不在的碳纤维复合材料专题：高压容器领域
编者按
目前碳纤维复合材料已经广泛应用于航空航天、体育休闲、汽车工业、环境能源、土木工程等领域，其应用范围几乎是无处不在，为了便于更好了解碳纤维及其复合材料应用，本公众号特在专业讲堂板块创建无处不在的碳纤维复合材料专题。
本期主要介绍了碳纤维及其复合材料在CNG、高压储氢瓶等高压容器领域的应用。
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碳纤维复合材料可使天然气汽车的油箱更轻，并提高汽车稳定性，进而有助于确保生命安全。目前许多装有天然气（ carrying natural gas，CNG）储罐的卡车和公共汽车已经在路上。
消防员和医疗应用中使用的自给式呼吸器（self-contained breathing apparatuses，SCBA）也广泛采用了轻巧的碳纤维罐。这些储罐重量仅约为传统金属储罐的三分之一。
对于公共汽车而言，在车身顶部会装有CNG储罐来保持较低的地板，但由于金属储罐不仅重量很重，而且重心也很高，因此需要更轻的碳纤维复合材料（CFRP）储罐来防止公交车翻车，从而确保安全。
这些高压气体容器通常通过细丝缠绕法制造，并且由金属铝或塑料衬里构成，碳纤维包裹在铝或塑料衬里外部。爆破压力是任何高压容器的关键性能，其主要控制因素是碳纤维的抗拉强度和抗拉模量，这意味着高压容器提供了可以最有效地利用碳纤维高比强度、高比刚度的应用领域。
对于目前正在开发的氢燃料电池汽车，一次充氢就可以行驶500公里，就像汽油汽车一次加油就可以行驶500公里一样，而这种氢能源汽车需要70 MPa（CHG）的高压氢气罐，并且碳纤维是唯一能够制造这种高压罐的材料，这种材料重量也很轻，可以安装在汽车上。
显而易见，CNG，SCBA和CHG储罐以及碳纤维压力容器代表了一个关键的应用领域，该领域已占一般工业应用的很大一部分，并且有望进一步增长。
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