碳纤维力学性能测试标准
在碳纤维的力学性能测试，目前全球各地基本都已经形成了自己的测试标准，如作为全球领先碳纤维制造大国日本从年便发布了其碳纤维力学性能测试标准JISR-《碳纤维试验方法》，标准中涵盖了碳纤维单丝、束丝的拉伸力学性能测试方法，年修订版的标准JISR-发布。
近年来，随着我国碳纤维研究和生产水平的提高，我国碳纤维性能测试也逐渐形成了标准体系，如《GB/T-碳纤维复丝拉伸性能试验方法》基本满足了常规碳纤维力学性能的测试，但在一些方面还需要进一步改进，为此在年国家又发布了《GB/T-碳纤维浸胶纱拉伸性能的测定》等，系列国家标准的发布标志着我国在碳纤维性能测试方面形成了较完整的标准体系。
由于在碳纤维拉伸强度计算时，需要纤维线密度、体密度等指标（如下所示），因此在上述系列标准中也会同时包括线密度、体密度等相关的测试。
碳纤维拉伸强度的计算公式
虽然各国均有相应的碳纤维测试标准，但是按照标准操作，并不能保证大家都能获得准确的测试结果。我们客户中就出现过这样一个问题：产品做出来后，自己测试结果始终不理想，只能不断进行工艺调试，但当委托我们进行样品测试时，性能达到甚至超过了产品指标，这就说明虽然有了可供参考的测试标准，但是测试技术水平却有高低之分。
碳纤维束丝力学性能测试
碳纤维束丝力学性能测试又叫复丝力学性能测试，顾名思义它是指将一束碳纤维作为整体进行拉伸测试，从而获得碳纤维的拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率等力学性能数据。
在进行碳纤维束丝力学性能测试时，大致流程包括使用浸胶处理、拭去多余胶液、烘箱固化、加强片处理、拉伸测试。在测试过程中，很多工序都是要人工操作，这其实就为最终测试结果带来了不确定因素，比如一位操作熟练的测试人员和刚上手测试人员采用同样的工具和流程测试结果会产生明显不同。
因此，如何有效降低人工操作带来的测试结果波动性对于碳纤维束丝性能测试而言至关重要。下图为日本东丽自动化制样装置，能够有效降低人为因素对力学性能测试的影响。下文重点讲述一下中科院宁波材料所碳纤维团队科研人员是如何高效制样并保证测试结果准确性的。
东丽内部规范自动制样装置
宁波所碳纤维力学性能测试技术
宁波材料所碳纤维团队拥有国家发改委碳纤维表征检测服务平台、国家高性能纤维表征检测基地等平台，目前检测项目涵盖超高分子量聚乙烯、碳纤维、碳化硅、芳纶纤维等高性能纤维领域，为国内近百家企事业单位提供了专业化测试服务。
宁波材料所高性能纤维专业化检测平台
在高性能碳纤维领域，碳纤维团队已经建立了84个检测方法，28个CNAS认证方法，制定及参与制定12项国家标准和国家行业标准，其中牵头起草标准8项。
制定及参与制定的标准
在碳纤维束丝力学性能测试领域，为了有效降低人工因素对测试带来的影响，科研人员发明了两种关键技术：其一：测试前将筒装碳纤维进行退绕时，发明了“一种碳纤维退丝的张力控制装置”专利目前已获授权，利用该装置可以有效避免人工取样时对碳纤维束丝造成损伤。
碳纤维复丝退绕时张力控制装置
其二：为了实现碳纤维复丝力学性能精确测试，设计并发明了一种用于碳纤维复丝力学性能测试装置，在基础上开发出了一种可精确测试碳纤维复丝力学性能方法（已获国家发明专利授权）。利用该专用制样装置及方法，可大大提高制样效率，并保证检测数据的准确性和稳定性。
碳纤维复丝拉伸强度张力控制机械架
通过利用上述创新性发明技术，目前宁波材料所碳纤维团队可以准确测试PAN基碳纤维、沥青基碳纤维等产品力学性能，而且束丝力学性能测试方法已经通过中国合格评定国家认可委员会（CNAS）和中国计量（CMA）认证，可根据国家标准及ISO、ASTM等国际标准进行试验和提供盖CNAS和CMA公章的测试报告。
随着国内在大丝束PAN基碳纤维取得快速进展，目前碳纤维团队在PAN基碳纤维力学性能测试时，测试对象涵盖了1-24k小丝束和48k及以上大丝束产品，并已为部分国内外企业提供了大丝束碳纤维专业化测试服务。
钱鑫博士
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