碳纤维复合材料的应用发展分析

  碳纤维复合材料是将碳纤维和树脂、陶瓷、塑料结合制成的,碳纤维复合材料的密度很低,重量非常轻,只有钢材的四分之一,陶瓷的二分之一,碳纤维复合材料的性能这么好,应用自然也很广泛,航空航天领域,它可以制作飞机的外壳、机翼、火箭外壳等;体育用品领域,它可以制作成网球拍、高尔夫球杆、冰球杆等;医疗领域,它可以制造成假肢、人工韧带等。本文来看下碳纤维复合材料的应用发展如何?

  从航空航天到工业制造的各个行业,都在寻找创新的方法来实现轻量化,碳纤维复合材料在实现轻量化的同时,还能提供与同类产品相当的安全性和可靠性,实现功能集成与减重双重目标。例如,配备电驱动或燃料电池引擎的汽车能够通过减轻结构件或动力总成部件的重量,使其续航里程得以增加;工业机械中的重型、高负载以及耐用的工业设备,可以通过采用高强度与性能更好的材料实现轻量化、轻薄的精密结构。

  为了满足某些行业对特定项目的材料需求,碳纤维复合材料零部件制造企业需要不断开发出具有特定应用性能的碳纤维复合材料,例如耐高温性、阻燃性、自润滑性、电磁波透过性等不同的性能特征,以此扩大碳纤维复合材料的应用范围。而且,碳纤维复合材料的这种可调适的应用能力反过来又会引导工业制造等领域进行设备升级。

  航空、轨道交通以及汽车制造在材料选择时通常会考虑乘客的安全性,阻燃类碳纤维复合材料更符合这类应用需求;航天工程和特种工业设备的一些零部件需要耐受很高的工作温度,这类碳纤维产品可承受数百至上千摄氏度的不同工作温度,同时还能保持低热膨胀系数。

  一些工业设备要求零部件材料具有足够的耐磨性和自润滑性,连续碳纤维增强PEEK复合材料有效提升了零部件的自润滑和耐磨性能。而且,这种连续碳纤维增强热塑性复合材料产品可以通过选择不同种类的基体材料、含量不同的碳纤维以及添加工艺改变或调节复合材料的实际性能。

  如果从材料全生命周期的角度来审视,热固性碳纤维复合材料必将面临挑战。新兴的连续碳纤维增强热塑性复合材料制造技术正在奋力赶超传统的碳纤维增强热固性复合材料,正在为航空航天、军工、轨道交通,智能机械和高端医疗市场中的特定用户提供具有更高性能的应用产品。