新型建筑材料相关研究.docx
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新型建筑材料相关研究
土木工程论文
——新型建筑材料
学院：
11111111111111
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学号：
11111111111111
学生姓名：
11111111111111
2012年5月
摘要
随着我国经济的飞速发展,能源紧缺问题日益加剧,可持续发展战略思想深入人心,这就为建筑节能新材料的发展及应用创造了机会。
在国家科技中长期发展规划的建材制造业研讨会中，提出了2020年房屋建筑材料工业的几项发展目标，即材料制造能耗降低40％；材料在建筑使用中的能耗降低70％；其中玻璃窗的传热系数由5.6W/m•K降到2.5W/m•K，墙体材料的传热系数由1.5W/m•K降至0.9W/m•K；墙体材料中工业固体废弃物的综合利用率达到40％以上。
所以材料的选择对于房屋至关重要。
本文主要介绍了几种新型建筑材，包括玻璃空心砖、XQ保温材料、纸面石膏板、碳酸钙板碳纤维及其特点和适用情况，以及新型建筑材料的发展前景及意见。
关键字：
新型建筑材料；XQ保温材料；纸面石膏板；硅酸钙板；碳纤维
Absrtact
With the rapiddevelopment of China'seconomy,energy shortage is growing,sustainabledevelopment of strategicthinking deeplyrooted,andthis hascreatedopportunities for newmaterials developmentandapplication of buildingenergyefficiency. In the long-termdevelopment planning of nationalscienceandtechnology in buildingmaterials manufacturingindustry seminars, severaldevelopmentgoals of the 2020 Housing BuildingMaterialsIndustry, and materialstoreduceenergyconsumption by 40%; material the use of the building toreduceenergyconsumption by 70%; whichthe glasswindows of the heattransfercoefficient has been reduced by 5.6W / m • K to 2.5W / m• K, the wallmaterial ofthe heattransfercoefficient decreased by 1.5W / m• K to 0.9W /m • K; wallmaterials industrialsolid waste comprehensiveutilizationrateof more than 40%.Therefore, the choiceofmaterials for housing isessential. Thisarticle introducesseveralnewtypesof building materials andtheir characteristics andapplication.
Keywords:
Newbuildingmaterials;ofXQinsulationmaterials;gypsumboard;calciumsilicateboard;carbonfiber
目录
摘要I
AbsrtactII
第1章新型建筑材料简介1
1.1新型建筑材料1
1.2新型建筑材料优点1
第2章玻璃空心砖2
2.1简介2
2.2成分及特点2
2.3生产工艺2
2.4适用范围2
2.5主要性能2
2.5.1绿色环保3
2.5.2隔热性能3
2.5.3隔音性能3
2.5.4透光不透视性能4
2.5.5防火性能4
2.5.6高抗压和抗冲击性能。
5
2.5.7防雾化5
第3章高效节能建筑XQ保温材料6
3.1高效节能建筑XQ保温材料6
3.2材料优点6
3.3适用范围6
第4章纸面石膏板7
4.1简介7
4.2常见种类7
4.2.1普通纸面石膏板7
4.2.2耐水纸面石膏板7
4.2.3耐火纸面石膏板7
4.2.4防潮石膏板7
4.3用途7
4.4性能特点8
第5章硅酸钙板10
5.1简介10
5.2硅酸钙板10
5.2.1保温用硅酸钙板10
5.2.2装修用硅酸钙板10
5.3优点10
5.4产品性能11
5.4.1优良的防火性能11
5.4.3强度高11
5.4.4尺寸稳定11
5.4.5隔热，隔音11
5.5.6耐久，使用寿命长11
第6章碳纤维12
6.1碳纤维简介12
6.2成分结构12
6.3化学性质12
6.4材料特点12
6.5应用领域13
6.6应用发展13
第7章新型建筑材料的发展趋势之展望与对策14
7.1新型建筑材料的发展趋势之展望14
7.2新型建筑材料的发展之对策与建议15
7.2.1确定新型建材及制品发展的主导产品，加强结构调整的导向工作15
7.2.2加大科研开发的力度，提高技术装备水平16
7.2.3加强产品的工程技术应用研究，加快新型建材及制品的应用步伐16
7.2.4统筹规划、合理布局，形成一批新型建材及制品的生产基地和大型企业集团16
参考文献17
第1章新型建筑材料简介
1.1新型建筑材料
新型建筑材料是区别于传统的砖瓦、灰砂石等建材的建筑材料新品种，包括的品种和门类很多。
从功能上分，有墙体材料、装饰材料、门窗材料、保温材料、防水材料、粘结和密封材料，以及与其配套的各种五金件、塑料件及各种辅助材料等。
从材质上分，不但有天然材料，还有化学材料、金属材料、非金属材料等等。
1.2新型建筑材料优点
新型建材具有轻质、高强度、保温、节能、节土、装饰等优良特性。
采用新型建材不但使房屋功能大大改善，还可以使建筑物内外更具现代气息，满足人们的审美要求；有的新型建材可以显著减轻建筑物自重，为推广轻型建筑结构创造了条件，推动了建筑施工技术现代化，大大加快了建房速度。
第2章玻璃空心砖
2.1简介
空心玻璃砖，英文名glassblock。
是国内近些年才开始流行的非承重类装饰材料。
从字面理解，空心玻璃砖首先是空心的，其次是玻璃制品．空心玻璃砖由两块半坯在高温下熔接而成，由于中间是密闭的腔体并且存在一定的微负压，具有透光、不透明、隔音、热导率低、强度高、耐腐蚀、保温、隔潮等特点。
2.2成分及特点
空心玻璃砖的化学成分是高级玻璃砂、纯碱、石英粉等硅酸盐无机矿物.原料高温熔化，并经精加工而成，无毒无害无污染，无异味，不对人体构成任何侵害，是一种绿色环保产品。
2.3生产工艺
有两种生产方法，即熔接法和胶接法。
1）熔接法生产工艺流程如下
原料混合→熔化→剪料→压制半坯→熔接→退火→检验→喷漆→包装
2）胶接法
将两块凹形半块玻璃砖坯的侧壁嵌入截面为H形的热塑型塑料环形件的槽内，借助密封材料，在温度和挤压的作用下使型件表面软化，进而将两个凹形半块玻璃砖坯牢固第粘结在一起，形成整体空心玻璃砖。
与熔接法相比，胶接法产品成本低，产品尺寸准确，但强度圆圆低于熔接法的产品。
2.4适用范围
空心玻璃砖装饰效果高贵典雅、富丽堂皇。
主要应用于银行、办公、医院、学校、酒店、机场、车站、景观、影墙、民用建筑、室内隔断、舞台、疗养院、车站、机场、体育馆、游乐场、公寓，私邮等需要美化的房间和楼阁，是当今国际市场较为流行的新型饰材。
目前，水立方国家游泳馆、上海世博会联合国馆、上海东方体育中心、上海广播电视大学、京沪高铁德州站、北京全国政协大厦、天津晚报大厦、山东卫视大厦、济南机场、深圳体育馆等著名建筑均采用了空心玻璃砖。
2.5主要性能
空心玻璃砖是玻璃家族的新成员，它保持了玻璃的原有特性，又融合了作为结构砌块等建筑施工方面的新功能，还由于本身具有不同规格、花纹和颜色，因而还具有极强的装饰功能。
由于空心玻璃砖内部有密封的空腔，因而具有隔音、隔热、控光、防火、减少灰尘透过及防结露等优良性能。
2.5.1绿色环保
玻璃砖属钠钙硅酸盐玻璃系统，是由石英砂（sio2）、纯碱（Na2CO3）、石灰石等硅酸盐无机矿物质原料高温熔化而成的透明材料，是名符其实的绿色环保产品。
它不象油漆涂料，含有醇、苯、醚类等有害物质；也不象一些陶瓷石材含有氡、γ射线等有放射性的物质。
设计合理没有光污染，而且能减弱其它物质带来的光污染，能调整光线的布局。
它无毒无害、无污染、无异味、无刺激性，能防虫蛀，不对人体构成任何侵害，还能全部回收，重制后能反复利用。
施工简单，没有危险性，一次施工，两面墙体即刻透亮起来，既省力又省钱，是您理想的家居装饰材料。
2.5.2隔热性能
空心玻璃砖的高隔热性是它能很快推广应用的重要原因。
人体与周围环境保持热平衡，对人的健康与舒适来说是至关重要的条件。
这种平衡取决于许多因素的综合作用，其中一些属于环境因素，如气温、辐射、温度、气流等。
在舒适的环境里，人的精神饱满、愉快，反应灵敏，工作效率高。
在传统的建筑中，窗户是保持室内温度平衡的最薄弱环节。
夏季炽热的阳光往往透过玻璃窗将热辐射到室内，窗口的室外遮阳又使室内光线暗淡，使用照明无疑又增添了室内热源，浪费能源。
空心玻璃砖的使用使这些矛盾得到了缓解。
通过空心玻璃砖的漫散射和内部负压空腔，可使夏季室内在较强阳光照射下，得到足够的光线，而不必要的温升得到了缓解。
冬季，窗又是室内保温的最薄弱环节，普通窗的保温性能很差，通过传导和渗透的热损失很大，无疑，这又大大增加了供暖设备的工作量，白白浪费能源。
而且普通窗玻璃上易结霜，使冬季本来干燥的室内更加干燥。
空心玻璃砖取代部分窗子或玻璃幕墙采光便能很好的解决这些问题。
其较低的导热系数和负压中空腔阴止了热量的大量损失，内外两面温差可达40℃，而不影响空气的湿度。
空心玻璃砖在建筑物上的使用，将使室内夏季凉爽，远离酷热，冬季温暖，不干燥而又节约能源。
2.5.3隔音性能
空心玻璃砖的高隔音性更是独树一帜的重要特色。
居住办公环境涉及内容很多，声环境是其中重要的组成部分。
所谓声环境是指住宅内外的各种声源，形成的对人的生理、心理产生影响的声音环境。
相对于光环境热环境来讲，声环境的影响更是长期的。
噪声的干扰使人们的休息、工作都受到影响。
在综合调查中，要求提高住宅隔声能力的占35.15%，居首位。
可见改善住宅的声环境是很重要的。
提高建筑物的隔声能力，意味着改进现用的建筑材料和提高墙的厚度，减小窗的面积等，这些要求又和建筑用地紧张，原材料的价格日趋上涨、室内采光的要求相矛盾，往往采用折中的办法，以后面的几个要求为主，噪声问题总得不到解决。
空心玻璃砖的出现给解决以上难题带来了希望。
空心玻璃砖因其中有一密封负压气体，具有较高的隔音性。
若用空心玻璃砖砌筑外墙来替代或减少窗子的面积，不但采光效果更好，而且还能有较好的隔音效果。
若用空心玻璃砖做室内隔断，不但可以进行二次采光，还具有很好的隔音效果。
2.5.4透光不透视性能
空心玻璃砖的高透光但不透视的特性是一般装饰材料无法相比的。
人类生活80%以上的外界信息来自视觉，且75%-90%的人体活动是由视觉引起的。
光是正常人产生视觉必不可少的外界条件。
据报导，美国每年约有6000人在住宅中因意外事故丧生，另有10万人受伤，这些事故大都是因照明不良造成视觉失误而引起的。
随着社会的发展，人口越来越多，保证充足的采光与节约用地和节约能源存在着越来越尖锐的矛盾。
空心玻璃砖的推广无疑会有助于这些问题的解决。
白色空心玻璃砖的透光系数是75%-85%，和一般双层中空玻璃相当，优于其他有色装饰玻璃，用空心玻璃砖砌成的墙体是具有高透光性。
但由于玻璃砖内在表面存在有各种花纹、图案，有其不透视性，保持室内的陷蔽性，还使光线通过漫散射使整个房间充满柔合光线，解决了阳光直射引起的不适感。
空心玻璃砖还可用于室内隔断，可使阳光从室外透过一层墙壁，再透过用空心玻璃砖砌成的隔断，达到二次透光，甚至是三次透光，大大提高室内的光环境水平。
2.5.5防火性能
空心玻璃砖的耐火特性也是相当卓越的，其耐火等级为GB甲级，耐火极限大于72分钟。
在当今众多的装饰材料中，有许多是易燃的，如搞室内隔断或墙体的装饰材料，有纸质的、木质、塑料质的、化纤质的等，有的材料虽也耐火，在室内布置和装饰中可燃物越来越多的今天，一旦发生火灾，它们往往经不住火焰的高温考验，或变形、或损坏，往往是火焰迅速四处扩散、蔓延，难以控制，损失极大。
另外，许多塑料、化纤质装饰材料在燃烧后释放出大量有害气体，当火灾发生后，造成人的窒息，导致死亡。
空心玻璃砖不仅能满足高档装饰效果的需要，还能达到足够的防火标准，当火灾发生时，火焰遇到空心玻璃砖墙体或隔断，只好望而止步。
阻滞了火焰的蔓延，阻止了物资的损失，给人带来更多的生存机会。
在防火意识越来越强的今天，空心玻璃砖必将被越来越多的人认识和设计采用。
2.5.6高抗压和抗冲击性能。
空心玻璃砖具有很高的抗压强度和抗冲击强度，因此在设计施工时，即便是很高的玻璃砖墙，空心玻璃砖的自重仍可忽略不计。
2.5.7防雾化
空心玻璃砖在防止雾化方面也有出色的表现，例如室内温度20度，温度60%的情况下，室外温度即使在零下2度时玻璃砖表面也不会雾化、结露，防止了雾化水气对边框的浸蚀。
另外还具有其它优良的性能如：
防击穿性能、防盗安全性和易维护等等性能。
第3章高效节能建筑XQ保温材料
3.1高效节能建筑XQ保温材料
XQ保温材料是由纤维水镁石、凹凸棒土、憎水珍珠岩等无机保温材料加上无机凝胶材料及添加剂、助剂等，科学配制而成，技术含量高。
3.2材料优点
产品在制作过程中，先后加入了优选的表面活性剂，泡沫坚膜剂专用添加剂等使类真空状态的微孔空穴处于主导地位，这种类真空空穴占90﹪以上，并在球状芯内炭化法、化学反映完全正进逆转法等技术的作用下，使材料单体的分子结构以共价链或共价离子链结合的四面体或六分体密堆积，组成固态物质，键能大，熵值高，并把气相与固相有机的结合在一起，达到优势互补。
这就使产品内部生成了大量的孤立而密闭的类真空微空穴，充分发挥了真空的隔热原理。
质轻而不松散，孔隙率高而互不相通。
还有就是通过专用添加剂把原材料中的纤维状材料和粒状材料有机的结合成层式网状叠力单元及填充，使产品具有了很强的构架和亲合力，能与各种载体紧密的结合。
该产品可做为建筑墙体的外墙外保温，外墙内保温，及外墙内外同时保温及屋面保温，它不同于传统的保温浆料，克服了其干燥周期长，粘结强度低及有异味和收缩率大的弊端。
本产品具有质轻、隔音、隔热保温、防火、防潮、防霉、耐冻融、耐老化、抗冲击强度高、吸湿率低、导热系数低、无毒、无味、无污染、对人体和环境无害等特点，解决了传统保温浆料度年未能解决的四大难题：
•收缩率低；•固化快，施工期短；•粘接强度高；•无毒，无味，对人体和环境无害，经辽宁省工程质量检测中心放射性检测指标全部合格，属绿色建筑保温材料。
3.3适用范围
（1）建筑的内外墙体及屋顶。
（2）不采暖楼梯间，隔墙，女儿墙等。
（3）不采暖的地下室。
（4）铺设地热的地面保温隔热。
（5）工业用管道及罐体。
第4章纸面石膏板
4.1简介
纸面石膏板是以建筑石膏为主要原料，掺入适量添加剂与纤维做板芯，以特制的板纸为护面，经加工制成的板材。
纸面石膏板具有重量轻、隔声、隔热、加工性能强、施工方法简便的特点。
4.2常见种类
4.2.1普通纸面石膏板
象牙白色板芯，灰色纸面，是最为经济与常见的品种。
适用于无特殊要求的使用场所，使用场所连续相对湿度不超过65%。
因为价格的原因，很多人喜欢使用9.5mm厚的普通纸面石膏板来做吊顶或间墙，但是由于9.5mm普通纸面石膏板比较薄、强度不高，在潮湿条件下容易发生变形，因此建议选用12mm以上的石膏板。
同时，使用较厚的板材也是预防接缝开裂的一个有效手段。
4.2.2耐水纸面石膏板
其板芯和护面纸均经过了防水处理,根据国标的要求，耐水纸面石膏板的纸面和板芯都必须达到一定的防水要求（表面吸水量不大于160克，吸水率不超过10%）。
耐水纸面石膏板适用于连续相对湿度不超过95%的使用场所，如卫生间、浴室等。
4.2.3耐火纸面石膏板
其板芯内增加了耐火材料和大量玻璃纤维,如果切开石膏板，可以从断面处看见很多玻璃纤维。
质量好的耐火纸面石膏板会选用耐火性能好的无碱玻纤，一般的产品都选用中碱或高碱玻
4.2.4防潮石膏板
具有较高的表面防潮性能，表面吸水率小于160g/㎡，防潮石膏板用于环境潮度较大的房间吊顶、隔墙和贴面墙。
4.3用途
纸面石膏板韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工,主要用于吊顶、隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等。
4.4性能特点
纸面石膏板是以天然石膏和护面纸为主要原材料，掺加适量纤维、淀粉、促凝剂、发泡剂和水等制成的轻质建筑薄板。
纸面石膏板作为一种新型建筑材料，在性能上有以下特点：
（1）生产能耗低，生产效率高：
生产同等单位的纸面石膏板的能耗比水泥节省78%。
且投资少生产能力大，工序简单，便于大规模生产。
（2）轻质：
用纸面石膏板作隔墙，重量仅为同等厚度砖墙的1/15，砌块墙体的1/10，有利于结构抗震，并可有效减少基础及结构主体造价。
（3）保温隔热：
纸面石膏板板芯60%左右是微小气孔，因空气的导热系数很小，因此具有良好的轻质保温性能。
（4）防火性能好：
由于石膏芯本身不燃，且遇火时在释放化合水的过程中会吸收大量的热，延迟周围环境温度的升高，因此，纸面石膏板具有良好的防火阻燃性能。
经国家防火检测中心检测，纸面石膏板隔墙耐火极限可达4小时。
（5）隔音性能好：
采用单一轻质材料，如加气砼、膨胀珍珠岩板等构成的单层墙体其厚度很大时才能满足隔声的要求，而纸面石膏板隔墙具有独特的空腔结构，具有很好的隔声性能。
（6）装饰功能好：
纸面石膏板表面平整，板与板之间通过接缝处理形成无缝表面，表面可直接进行装饰。
（7）加工方便，可施工性好：
纸面石膏板具有可钉、可刨、可锯、可粘的性能，用于室内装饰，可取得理想的装饰效果，仅需裁制刀便可随意对纸面石膏板进行裁切，施工非常方便，用它做装饰材料可极大的提高施工效率。
（8）舒适的居住功能：
由于石膏板的孔隙率较大，并且孔结构分布适当，所以具有较高的透气性能。
当室内湿度较高时，可吸湿，而当空气干燥时，又可放出一部分水分，因而对室内湿度起到一定的调节作用，国外将纸面石膏板的这种功能称为“呼吸”功能，正是由于石膏板具有这种独特的“呼吸”性能，可在一定范围内调节室内湿度，使居住条件更舒适。
（9）绿色环保：
纸面石膏板采用天然石膏及纸面作为原材料，决不含对人体有害的石棉（绝大多数的硅酸钙类板材及水泥纤维板均采用石棉作为板材的增强材料）。
（10）节省空间：
采用纸面石膏板作墙体，墙体厚度最小可达74mm，且可保证墙体的隔音、防性能。
由于纸面石膏板具有质轻、防火、隔音、保温、隔热、加工性强良好（可刨、可钉、可锯）、施工方便、可拆装性能好，增大使用面积等优点,因此广泛用于各种工业建筑、民用建筑，尤其是在高层建筑中可作为内墙材料和装饰装修材料。
如：
用于柜架结构中的非承重墙、室内贴面板、吊顶等
第5章硅酸钙板
5.1简介
硅酸钙板属新一代“绿色”建材，在优良的防潮，防火性能基础上独具环保功能。
它是以硅粉和钙粉材料为主要基材，以天热木质纤维为增强材料，外参其它辅助材料，通过流浆成型后，在高温，高压养护生成的一种新型建筑材料。
5.2硅酸钙板
目前国内的硅酸钙板有两种,一种是保温用硅酸钙板,还有一种是装修用硅酸钙板。
5.2.1保温用硅酸钙板
保温用硅酸钙板叫做微孔硅酸钙,是一种白色、硬质的新型保温材料，具有容重轻、强度高、导热系数小、耐高温、耐腐蚀、能切、能锯等特点被广泛应用于电力、冶金、石化、建筑、船舶等领域的设备管道、墙体屋面的保温隔热和防火隔音。
厚度通常是在30mm以上，密度在200-1000kg/m3。
5.2.2装修用硅酸钙板
装修用硅酸钙板也叫做纤维增强硅酸钙板，硅酸钙板由美国OCFG公司发明，是一种以性能全面著称于世的新型建筑板材，厚度在4-20mm，长宽以1220*2440mm为主。
硅酸钙板的用途非常广泛可以加工成的装饰用硅酸钙天花板，以其防火抗下陷品种多等优势，被广泛应用于工商业工程建筑的吊顶天花；还可以应用于隔墙，以其高强度、防火防水、施工方便等特性，大有取代现在广泛使用的石膏板的势头。
5.3优点
硅酸钙板作为新型环保建材，除具有传统石膏板和矿棉板的功能外，更具有优越防火性能及耐潮、使用寿命超长的优点。
它是以优质高标号水泥为基体材料，并配以天然纤维增强，经先进生产工艺成型、加压、高温蒸养等特殊技术处理而制成，是一种具有优良性能的新型建筑和工业用板材其产品防火,防潮,隔音,防虫蛀,耐久性强.是防火通风管道的理想板材，
5.4产品性能
5.4.1优良的防火性能
硅酸钙板是不燃A级材料，万一发生火灾时，板材不会燃烧，也不会产生有毒烟雾5.4.2优良的防水性能
硅酸钙板有极好的防水性能，在卫生间，浴室等高湿度的地方，仍能保持性能的稳定，不会膨胀或变形。
5.4.3强度高
硅酸钙板强度高，6mm厚板材的强度大大超过9.5mm厚的普通纸面石膏板。
“大唐瑞志”硅酸钙板墙体坚实可靠，不易受损破裂
5.4.4尺寸稳定
硅酸钙板采用先进的配方，再严密的质量控制下生产，板材的湿涨和干缩率控制在最理想的范围
5.4.5隔热，隔音
硅酸钙板有良好的隔热保温性能，10mm厚隔墙的隔热保温性能明显优于普通砖墙的效果，同时具有很好的隔音效果。
5.5.6耐久，使用寿命长
硅酸钙板的性能稳定，耐酸碱，不易腐蚀，也不会遭潮气或虫蚁等损害，可保证有超长的使用寿命。
第6章碳纤维
6.1碳纤维简介
碳纤维（carbonfiber），顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
与传统的玻璃纤维（GF）相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维（KF-49）相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。
有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。
6.2成分结构
碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为230~430Gpa亦高于钢。
因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。
材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。
6.3化学性质
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X射线透过性好。
但其耐
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