碳纤维素有“新材料之王”黑色黄金的美誉，随着应用面的增加，作为高科技产品，作为高科技产品的无人机也应用到了碳纤维材料，多应用于无人机外壳及配件。从无人机的发展历程上看，无人机的续航能力一直受能源密度的前提下增加能源体积，活得更长的飞行航时，但是能源提供更多的空间，不仅能实现更快的速度还能大幅度的延长续航里程，碳纤维是一种优秀的减中材料。其密度仅有，是传统减重材料铝合金的60%，有效实现结构的轻量化。碳纤维除了质量轻，还具有突出的强度、韧性、耐候性等特征，能有效防止跌落等情况对机体的损伤，增强机体的抗冲击性能等，这也都是无人机对壳体材料的关键需求。碳纤维是一种非金属材料，电化学活性低，具有优秀的耐腐蚀和抗老化新能，能够有效延长无人机的使用寿命。

碳纤维按质料来源可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占有主流位置。其超卓的力学功能、热功能、耐腐蚀、抗辐射在一般工业范畴以及航天航空范畴运用越来越广泛。沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维首要运用于导热、冲突以及隔热。与PAN基碳纤维比较，粘胶基碳纤维力学功能较差，工艺条件严苛，本钱较高，但具有杰出的耐烧蚀功能和隔热功能，首要用于航空航天范畴的耐烧蚀资料和隔热资料。沥青基碳纤维在航天范畴某些小范围运用，如防热端，运用量不是很大。聚丙烯腈（PAN）基碳纤维聚丙烯腈基碳纤维以聚丙烯腈基长丝为首要资料，也称为原丝，通过拉伸、预氧化、氧化、高温碳化、石墨化等构成碳纤维。聚丙烯腈基碳纤维的强度、刚性及其他力学功能均优于钢铁，比强度、比模量功能指标比起钢铁、金属资料更加超卓，是高强钢的3-5倍，可充分满意航空航天范畴需求。上世纪40-50时代国外开端研讨碳纤维及其复合资料。二战后美.日.德在碳纤维研讨范畴走在了世界前列。60时代相继开发出了T300系列，70时代开发T400、T700以及相关M系列碳纤维，90时代T800、T1000系列问世，2012年日本东丽公司宣告T1100研制成功。我国碳纤维复合资料的研讨与运用我国碳纤维的研制阅历了30多年的绵长进程。2008年T300级碳纤维工业化出产全流程关键技能得到打破，已根本完成国产化，产品部分代替进口。目前，T700级碳纤维没有构成大规模量产，T800进入研讨阶段。我国的碳纤维研讨、工业运用与国外尚有20-30年距离。碳纤维在航空航天方面尝试运用始于70、80时代，但运用范围极小、用量很少，进入到90时代中期，跟着第三代航空装备和载人航天项目开端运用，碳纤维复合资料逐步锋芒毕露，但纤维多为实验室等级或严重依靠进口。2008年国家发动大飞机项目，碳纤维复合资料的出产在国内出现井喷的开展态势。综上，尽管我国碳纤维复合资料在航空航天范畴的开展远落后于西方国家，但追赶速度非常快。估计2025-2030年能够与西方国家同台竞技，一较高下。碳纤维复合资料在航空航天范畴运用的结构占比航空航天是世界碳纤维运用的传统商场。最早开端于航天范畴。美国等发达国家先后开发了碳纤维-酚醛防热复合资料、高强高韧碳纤维—环氧复合资料、耐高温碳纤维复合资料等系列产品，首要用于受力部件（火箭发动机外壳）、耐热部件（火箭发动机喷管）、火箭箭体结构等。后开展到航空范畴，首要用于军用飞机的非受力部件，如舵面、扰流板、整流罩等。再后来开展至大非承力部件，如整个舵面、水平尾翼、垂直尾翼、机翼、机头、机身等等。国外碳纤维复合资料在战斗机、直升机、无人机上的用量早已到达或超越机身总重的50%，军事飞机运用碳纤维复合资料用量占比约为30%。波音787“梦境航线”和空客A350XWB宽体客机上，碳纤维复合资料主、次结构件质量占比也已到达50%，而我国C929仅为10%左右，仍有很大距离，这与我国碳纤维复合资料的研讨前史、碳纤维复合资料的成形技能、力学功能、结构设计等有很大联系，然后导致我国碳纤维复合资料在航天器上的运用较少。航天范畴与航空范畴有所不同，我国碳纤维复合资料在航天范畴运用开展较快。航天器如火箭、卫星等运用周期短，碳纤维复合资料结构比重较大，约为20%左右，与国外水准齐平。碳纤维复合资料运用范畴碳纤维按用处可分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。一般把48K及以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包含60K、120K、360K和480K等。宇航级碳纤维初期以1K、3K、6K为主，逐步开展为12K和24K，首要运用于国防工业和高技能及体育休闲用品（如：飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等）。工业级碳纤维运用于不同民用工业，包含：纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和动力等。其间，航空航天运用量占25-30%，一般工业范畴占40-50%。其间，运用于航空航天范畴的碳纤维复合资料的产值最大，其复合资料归于最新、最高端、功能最安稳的产品。民用航空碳纤维复合资料不只限于军用范畴。跟着低空范畴的敞开，通用航空、民用航空对碳纤维复合资料需求激增。大飞机项目发动以来，民航范畴对国内碳纤维复合资料需求越来越旺盛，我国行将研制的二代大型C929碳纤维复合资料运用会再上台阶，民航对于大飞机的需求量每年坚持200-300架需求。通用航空私家飞机、探空气球等航空器价格较低、产量大，拉动碳纤维资料的运用量奉献最大，归于最有利于下降资料本钱的运用范畴。无人机碳纤维复合资料在军用无人机、民用无人机范畴开端锋芒毕露。无人机要想取得更大的载荷和更长时刻的续航，在制作资料这一块，就必须选用质轻高强的资料，而碳纤维都满意这些条件，所以被众多无人机厂家选用为无人机机壳和无人机配件的首选资料。此外，跟着碳纤维本钱逐步下降将大力推进无人机商场对碳纤维的运用，然后构成工业良性循环，有利于碳纤维资料技能进步、运用水平进步。

碳纤维复合资料是出产飞机的重要资料。特别是在无人战斗机和直升机上，碳纤维复合资料运用于战机主结构、次结构件和战机特别部位的特种功用部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合资料运用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了显着的减重效果，大大提高了抗疲惫、耐腐蚀等功用。碳纤维应宇航工业对耐烧蚀和轻质高强资料的迫切需求开展起来，它首要是由碳元素组成的一种特种纤维，是继玻璃纤维之后呈现的第二代纤维增强复合资料。碳纤维的含碳量在90%以上，具有优异的力学功用，与其它高功用纤维比较具有最高比强度和最高比模量。在2000℃以上高温慵懒环境中，碳纤维是仅有的一种强度不下降的物质，更可贵的是，碳纤维与其它资料具有很高的相容性，兼备纺织纤维的柔软可加工性，并且简单复合，具有很大的规划自由度。这就使得碳纤维成为纤维增强资料中开展最敏捷、运用规模很广、适于不同范畴要求的纤维资料。碳纤维的首要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构资料。自玻璃纤维与有机树脂复合得到的玻璃钢面世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合资料相继研制成功，并且功用不断得到改善，使复合资料范畴呈现出一派生气勃勃。碳纤维复合资料与铝合金、钛合金、合金钢一同成为飞机机体的四大先进结构资料。据了解，现在全球碳纤维产能约3.5万吨，我国商场年需求量6500吨左右，属于碳纤维消费大国。2007年，我国碳纤维产能仅200吨左右，并且首要是低功用产品。由于短少具有自主知识产权的技能支撑，现在国内企业没有掌握完好的碳纤维中心关键技能。这就使得我国碳纤维在质量、技能和出产规模等方面均与国外存在很大距离，绝大部分高功用增强资料都长期依靠进口，价格十分贵重，比方标准型T300商场价格曾高达4000~5000元/千克。由于缺少立异与集成和运用范畴的拓宽，极大地制约了我国碳纤维复合资料工业的开展。近几年，国家重点支撑碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高功用复合资料的出产技能及关键配备的产业化项目，以满意国民经济以及航空航天等高技能产业开展的需求。碳纤维复合资料因其共同、杰出的功用，在航空范畴特别是飞机制造业中运用广泛。计算显现，现在，碳纤维复合资料在小型商务飞机和直升飞机上的运用量已占70％~80％，在军用飞机上占30％~45％，在大型客机上占35％~50％。碳纤维增强树脂基复合资料（CFRP）具有质量轻等一系列杰出的功用，在对分量、刚度、疲惫特性等有严格要求的范畴以及要求高温、化学安稳性高的场合，碳纤维复合资料都具有很大优势。碳纤维增强树脂基复合资料已成为出产武器配备的重要资料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合资料运用于战机主结构、次结构件和战机特别部位的特种功用部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合资料运用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了显着的减重效果，大大提高了抗疲惫、耐腐蚀等功用。数据显现选用复合资料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，削减零件61.5%，削减紧固件61.3%;复合资料笔直安靖面可减轻质量32.24%。用军机战术技能功用的重要目标――结构分量系数来衡量，国外第四代军机的结构分量系数已到达27～28%。以F-22型机为例，复合资料用量份额需求为35%左右，其间碳纤维复合资料将成为主体资料。美国军用飞机AV—8B改型“鹞”式飞机其机翼、前机身都用了石墨环氧大型部件，全机所用碳纤维的分量约占飞机结构总分量的26％，使整机减重9％，有效载荷比AV—8A飞机增加了一倍。碳/碳复合资料是以碳纤维及其制品作为增强资料的复合资料。由于它的组成元素只要一个（即碳元素），因而碳/碳复合资料具有许多碳和石墨资料的长处，如密度低（石墨的理论密度为2.3g/cm3）和优异的热功用，即高的热导率、低热膨胀系数，能接受极高的温度和极大的热加速率，有极强的抗热冲击，在高温文超高温环境下具有高强度、高模量和高化学慵懒。凭借着轻质难熔的优秀特性，碳纤维增强基体的（C/C）复合冲突资料在航空航天工业中得到了广泛运用。航天飞机轨迹的鼻锥和机翼前缘资料，都会优先选用碳/碳复合资料。别的还很多用作高超音速飞机的刹车片，现在，国际上大多数军用和民用干线飞机采均用碳纤维增强基体的复合资料刹车副。这种刹车副不只质量轻、抗热冲击性好、冲突系数安稳、运用寿命长，更为便利的是可规划性强，功用便于调理。还可制作发热元件和机械紧固件、涡轮发动机叶片和内燃机活塞等。现在在无人机上运用的最多的碳纤维复合资料类型是碳板和碳管。其间以优质的石墨碳素资料增强耐酸性极强的有机复合物构成的石墨碳板功用最为优异。经高压成型、真空浸渍、高温热处理工艺精制而成，具有非凡的耐酸和耐温功用，是无人机上首要承力构件的首选资料，如主承力框、主承力梁。碳纳米管的结构尽管与高分子资料的结构类似，但其结构却比高分子资料安稳得多。碳纳米管是现在可制备出的具有最高比强度的资料。若将以其他工程资料为基体与碳纳米管制成复合资料可使复合资料表现出杰出的强度、弹性、抗疲惫性及各向同性，给复合资料的功用带来极大的改善。现在碳纳米管首要运用于无人机上的主承力框梁之间的衔接、支撑效果，一起还有很好的承载效果。,高密度石墨碳板具有许多优异功用，如1、优秀的耐磨功用：制品选用了优质的石墨碳素资料，有效地降低了制品的气孔率，提高了制品的体积密度，因而其具有优异的耐磨功用。2、功用安稳，耐久功用强：该制品选用石墨碳素资料结合高强有机胶作结合剂，一起引进高新技能添加剂，因而制品强度大，耐磨功用好，结构极为安稳，随温度改动制品结构不发生改动。3、外形尺寸准确：选用模压成型，制品成型质量好，外形尺寸准确，并能按用户要求出产特异制品，能充沛满意施工砌筑工艺要求。4、优异的力学功用：高强度碳板具有碳纤维复合资料相同乃至更好的力学功用。其间高功用碳板运用很多的美国赫克里斯公司出产的IM-7碳纤维抗拉强度到达5.3GPa的，而功用最高的东丽T-800纤维，抗拉强度5.65Gpa、杨氏模量300GPa。首要由T300级和T700级小丝束碳纤维增强的碳纳米管具有高模量、高强度。碳纳米管的莫斯科大学的研究人员曾将碳纳米管置于1011MPa的水压下(适当于水下10000米深的压强)，由于巨大的压力，碳纳米管被压扁。撤去压力后，碳纳米管像绷簧一样当即康复了形状，表现出杰出的耐性。此外，碳纳米管的熔点抗拉强度到达50～200GPa,是钢的100倍,密度却只要钢的1/6，至少比惯例石墨纤维柔耐性，能够拉伸。现在在工业上常用的增强型纤维中，决议强度的一个关键因素是长径比，即长度和直径之比。现在资料工程师期望得到的长径比至少是20:1，而碳纳米管的长径比一般在1000:1以上，是抱负的高强度纤维资料。碳纳米管具有杰出的力学硬度与金刚石适当，却具有杰出的功用，CNT高一个数量级；它的弹性模量可达1TPa，与金刚石的弹性模量适当，约为钢的5倍。关于具有抱负结构的单层壁的碳纳米管，其抗拉强度约800GPa。是现在已知资料中最高的。碳纤维复合资料的密度大概在1.8~2.1g/cm3，而一般铝型材的密度大概在2.7~2.8g/cm3，钢材的密度大概在7.75~8.0g/cm3，因而运用碳纤维复合资料极大地减轻了无人机的分量，在平等起飞要求载荷的条件下，减轻分量就意味着延伸飞行时刻或许加大使命载荷，这关于无人机范畴的开展是最大的引诱。碳纤维复合资料一起还具有其他复合资料的优势功用，如杂乱形状、杂乱曲面等均可成型，复合资料易保护、易修补等。归纳上述，碳纤维复合资料制品满意无人机范畴分量轻、功用好的运用条件。

跟着科技的不断发展，碳纤维技能现已日趋老练，其功能现已遥遥领先于其它新资料，成为航空、航天、军工、体育、修建、医疗等范畴等职业的重要资料，深受人们欢迎，那么有比碳纤维更好的资料吗？1、在比强度、比模量方面，值越大越好。碳纤维的比强度和比模量远远领先于高强钢、铝合金、芳纶纤维和硼纤维。这意味着在承受同样负荷的情况下，选用碳纤维时构件的分量最轻；或到达某一刚度的构件，选用碳纤维时资料最省。2、热胀冷缩是资料的固有赋性，因为温度的改变引起结构尺寸的改变，以及发生的温度应力，是生产产品时需要考虑的问题。钢材的热膨胀系数为13×10-6，在正、负最大温度改变情况下，可能会使结构发生很大的温度应力，给结构形成威胁。例如卫星在几万公里上空运转，通过卫星天线和地上进行信息联络，当卫星面向太阳时，卫星天线温度升到+121℃左右，而当卫星运转背向太阳时，环境温度一会儿降到﹣157℃左右，如此大的温度改变和温差，会使选用一般资料制成的结构发生很大的变形，导致信息传输质量下降。碳纤维资料的热膨胀系数在﹣1.4~+1.7×10-6之间(随不同商标而异)。是可以到达热不胀冷不缩的理想资料。3、任何一种资料都有使用寿命问题，抗疲劳功能就是标志资料使用寿命的规范之一。碳纤维具有良好的抗疲劳功能。在失效循环次数为10万次条件下，它的答应施加资料曲折强度90%的应力，在失效循环次数为1000万次的条件下，答应施加资料曲折强度80%的应力。而钢材只答应施加钢材曲折强度50%的应力和40%的应力。在这个科技飞速发展的现代，不断有新资料呈现，尽管碳纤维纷歧定是最好的资料，可是和大多数资料资料相比，要优胜许多，所以碳纤维才被成为“新资料之王”。

碳纤维复合资料比较于高强钢、铝合金、镁合金和钛合金在轻量化方面具有无与伦比的优势,减重最大能够到达50%;未来轿车和风电叶片将成为碳纤维复材使用增加非常快的范畴;国内碳纤维供货商产能小、竞争力弱,没有构成行业龙头;碳纤维复材增加速度快,估计到2020年在轿车轻量化和航空航天方面能够到达约169亿的商场规模。产品趋势碳纤维有望在2020年全球需求量到达13万吨;碳纤维复材有望在2022年全球需求量到达20万吨左右;估计2020年碳纤维复材在轿车轻量化方面能够到达约169亿的商场规模。近期催化要素2016年09月国务院副总理马凯在江浙沪区域调研碳纤维等新资料,着重:要下大力气把新资料工业搞上去。国外轿车干流整机厂商相继发布各自采用碳纤维复材减重的老练轿车产品。国务院最近发布的《“十三五”国家战略性新兴工业开展规划的告诉》,着重要开展碳纤维复合资料。工业链格式剖析最上游的原资料有两种:石油+聚丙烯腈,这一块把握最多资源的是国企,比方中石化、中钢吉炭;中游首要是碳纤维制品,一般有10k、20k、100k,分为大丝束+小丝束;下流的使用首要分为军用范畴、民用范畴,军用范畴首要是航空航天、导弹兵器等,民用范畴首要是体育用品、纺织服装、轿车工业、风电叶片。体育用品、纺织服装关于碳纤维的功能要求不高,商场进入门槛也不高;轿车工业和风电叶片关于碳纤维复材用量非常大,并且技能要求也高。此外，近年来民用范畴大力开展的无人机工业链，其对碳纤维复合资料的需求也是非常大的，不论在工程技能方面的要求仍是不一样的制作工艺都决定了碳纤维复合资料在无人机制作方面必将成为不可或缺的资料之一。

当无人机投身环保领域，就能变成“执法利器”，无人机成为环境执法人员的“千里眼”，环保新利器。“目前，无人机在环保领域主要用于夏秋季秸秆禁烧巡查、工地扬尘巡查以及重污染天气应急等方面。对大气污染偷排企业进行全天候监测，有效震慑污染企业的违法行为外，还在突发事件应急监测、饮用水水源地安全监管、环境影响评价等多方面发挥重要作用。“采用无人机平台搭载可见光、热红外等载荷，可以开展水源地污染源全天候监测，排查出直排、偷排、暗排的疑似管道位置，动态监测污染物的扩散状况，为地面执法提供技术支撑，强化饮用水水源地的安全监管手段。无人机已经在环保应用形成一个新的风口，我们不妨一同见证，那些绿色环保的科技创新更应该被支持和倡导，科技为我们营造了一个美好的生活环境。