我们可以在很多宣传资料中看到,碳纤维经过高温石墨化处理以后,在缺氧的条件下,能够耐受数千摄氏度的高温,但是现实民用的碳纤维制品,耐温性能如何呢?大家常常见到碳纤维应用于鱼竿,高尔夫球拍,汽车保险杠,跑车尾翼等等,但是为什么很少见高温领域去应用碳纤维制品呢,毕竟碳纤维制品的强度高,重量轻,耐用持久,是个多么理想的材料啊。可现实总是这样,给你看到山顶无限风光的同时,也会让你知道上山的路荆棘满地!按照哲学的观点,就是每个新生事物,都有他的两面性,碳纤维作为新一代材料之王,也不例外。国内上游碳纤维原料的产线已经基本成型,可下游碳纤维制品的应用技术却是举步维艰,现在摆在业内人士眼前的就有两大应用瓶颈。
碳纤维是细丝,要想让他做成成品的时候具有足够的强度,方便运输和后期成型,我们就必须把它做成碳纤维布,常见的是碳纤维预浸料。在把碳纤维做成预浸料的时候,加入了一些胶和环氧树脂,可恰恰是这些加入的树脂等辅料制约了碳纤维制品的耐高温性能,因为温度升高时,辅料先于碳纤维达到着火点也是很危险的,而目前还没有什么工艺能够在成型过程中,将树脂全部除去,只能是选择更科学的方法,尽可能的抽去树脂,保留碳纤,热压罐成型就是其中较为成熟的先进工艺。
尤其现在人们的审美水准大幅度提高以后,设计师对制品的表面要求很高,想要在制品表面进行喷油,丝印等工艺,这又带来了新的问题,喷的油、丝印的材料能耐多少度的高温?显而易见,根本耐不了高温,别说数千摄氏度,就两三百度就冒烟或者融化了,又到了顾此失彼,“鱼与熊掌不可兼得”的尴尬境地,想美观又耐高温,又得花一番周折。
上面讲了第一个应用瓶颈,下面我们来看看第二个应用瓶颈:加工复杂零件。目前碳纤维制品的成型工艺有模压法、手糊层压法、真空袋热压法、缠绕成型法、挤拉成型法几种。对于复杂的小部件,因为要想精度好,采用的工艺就会达不到很高的强度,要达到很高的强度,工艺就会比较复杂,小零件做出来的成本很高。以前很多复杂零件用金属或者塑胶材料做,因为原料是液体,可以灌铸成型,工艺比较成熟,做起来又快又好。可碳纤维预浸料是布,成型工艺不同,而且在这个领域,很多工艺步骤是靠人去手工操作的,精密的复杂零件,没办法达到精度,耗资巨大还达不到理想的效果,所以目前很多带卡扣、接口等微小结构的零件,都是不能采用碳纤维材质的。
针对以上两大应用技术瓶颈,相关企业正在积极研发和试验,目前进展很好,已经初步解决了碳纤维材料与某塑胶成品件在热压罐中连接时原构件损坏变形的问题,相信在不久的将来,这项技术会应用于复杂构件的生产。在一步步突破这两个局限的过程中,我们会积累足够的经验,做出强度高、耐高温,而且美观的高端产品,那时候碳纤维的应用领域会更加宽泛,碳纤时代才真正到来。(文章来源:复材网)
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