什么是碳纤维?(carbon fiber?)

碳纤维正是它听起来的样子——碳纤维。但是,这些纤维只是一种基础。通常所说的碳纤维是一种由非常薄的碳原子丝组成的材料。当通过加热、压力或真空将塑料聚合物树脂粘合在一起时,就形成了一种既坚固又轻质的复合材料。...

碳纤维正是它听起来的样子——碳纤维。但是,这些纤维只是一种基础。通常所说的碳纤维是一种由非常薄的碳原子丝组成的材料。当通过加热、压力或真空将塑料聚合物树脂粘合在一起时,就形成了一种既坚固又轻质的复合材料。

Woman working with carbon fiber thread on loom in carbon fiber production facility

就像布料、海狸坝或藤椅一样,碳纤维的强度来自于编织。编织越复杂,复合材料就越耐用。想象一个金属丝网与另一个金属丝网以一定角度交织在一起,另一个金属丝网以稍微不同的角度交织在一起,以此类推,每个金属丝网中的每根金属丝网都由碳纤维丝制成。现在想象一下,这个筛网浸透在液体塑料中,然后挤压或加热,直到材料融合在一起。织物的角度,以及与纤维一起使用的树脂,将决定整个复合材料的强度。树脂通常是环氧树脂,但也可以是热塑性树脂、聚氨酯、乙烯基酯或聚酯。

或者,可以铸造模具并在其上涂覆碳纤维。然后让碳纤维复合材料固化,通常是通过真空过程。在这种方法中,模具用于获得所需的形状。对于按需所需的简单表单,首选此技术。

碳纤维材料有着广泛的应用,因为它可以在各种密度下形成无限的形状和尺寸。碳纤维通常被加工成管材、织物和布,并且可以定制成任意数量的复合材料零件。

碳纤维的常见用途

  • 高端汽车零部件
  • 自行车车架
  • 钓竿
  • 鞋底
  • 棒球棒
  • 笔记本电脑和iPhone的保护套

更多异国情调的用途可在以下网站中找到:

  • 航空航天工业
  • 油气工业
  • 无人机
  • 卫星
  • 一级方程式赛车

不过,有些人会争辩说,碳纤维的可能性仅受到需求和制造商想象力的限制。现在,在以下区域发现碳纤维甚至很常见:

  • 乐器
  • 家具
  • 艺术
  • 建筑物的结构元素
  • 风力涡轮机叶片

如果说碳纤维有任何减损,那就是生产成本。碳纤维不容易批量生产,因此非常昂贵。一辆碳纤维自行车很容易就能跑上几千美元,而它在汽车上的应用仍然局限于异国情调的赛车。碳纤维在这些产品中很受欢迎,而其他产品则是由于其重量强度比和阻燃性,所以看起来像碳纤维的合成材料有市场。然而,仿制品通常只是部分碳纤维或简单的塑料制成,看起来像碳纤维。这通常发生在电脑和其他小型消费电子产品的售后保护外壳中。

好处是,碳纤维部件和产品,如果没有损坏,几乎可以永久使用。这使它们成为消费者的良好投资,并使产品保持流通。例如,如果消费者不愿意购买一套全新的碳纤维高尔夫球杆,那么这些球杆就有可能出现在二手市场上。

碳纤维经常与玻璃纤维混淆,虽然在制造业中有相似之处,在家具和汽车造型等最终产品中也有一些交叉,但它们是不同的。玻璃纤维是一种聚合物,由石英玻璃而非碳纤维编织而成。碳纤维复合材料更强,而玻璃纤维具有更大的灵活性。而且,两者都有不同的化学成分,使它们更适合不同的应用。

回收碳纤维非常困难。完全回收的唯一可用方法是称为热解聚的过程,其中碳纤维产品在无氧室中过热。然后,释放的碳可以被固定和重新使用,使用的任何粘合或加固材料(环氧树脂、乙烯基等)都会被烧掉。碳纤维也可以在较低的温度下手动分解,但由于纤维缩短,生成的材料会变得更弱,因此可能无法用于最理想的应用。例如,一大块不再使用的管子可能会被分开,剩下的部分用于电脑外壳、公文包或家具。

碳纤维是一种用于复合材料的非常有用的材料,它将继续扩大制造业市场份额。随着更多经济生产碳纤维复合材料的方法的发展,价格将继续下降,更多的行业将利用这种独特的材料。

  • 发表于 2021-09-23 16:06
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  • 分类:化学

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