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材料資訊
2021/8/4 17:42:59
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材料資訊
碳纖維應(yīng)用新進(jìn)展
碳纖維材料質(zhì)地堅(jiān)硬，比頭發(fā)絲細(xì)，但是強(qiáng)度比鋼大，密度比鋁小，比不銹鋼耐腐蝕，也比鋼耐高溫。從理論上來說，碳纖維最高可承受2600℃。不僅如此，它還比金屬更具輕量化，性能優(yōu)勢顯而易見。隨著不同行業(yè)對其提出了更高的應(yīng)用需求，制造商對其特殊復(fù)合成型工藝加工后，可得到優(yōu)異碳纖維復(fù)合材料。
碳纖維助力“堅(jiān)固可靠”的北京冬奧委會(huì)火炬外殼
在距離2022年北京冬奧委會(huì)倒計(jì)時(shí)一周年活動(dòng)上，一款碳纖維火炬令人矚目，這款被命名為“飛揚(yáng)”的北京冬奧委會(huì)和冬殘奧委會(huì)火炬外殼采用了耐高溫碳纖維材料，其中的火炬燃燒罐也以碳纖維材質(zhì)為主。
據(jù)主辦方工作人員介紹，這款火炬詮釋了“輕、固、美”的特點(diǎn)。首先，碳纖維復(fù)合材料與相同體積的鋁合金比，至少要輕五分之一，可以減輕火炬手的負(fù)擔(dān)；其次，因?yàn)樘祭w維復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、使用壽命長等特點(diǎn)，比金屬火炬更“堅(jiān)固”可靠；再者，碳纖維復(fù)合材料擁有多種應(yīng)用形式，材料鋪放具有可設(shè)計(jì)性，此款火炬采用的是三維立體編織成型技術(shù)，形成了具有復(fù)雜形狀的優(yōu)美整體。值得一提的是，該材料還使此款火炬能耐受高于800℃的氫氣燃燒溫度。
新款復(fù)興號動(dòng)車也青睞碳纖維
由中國國家鐵路集團(tuán)有限公司組織、中車長春軌道客車股份有限公司研制的復(fù)興號智能動(dòng)車組已于2021年6月底在京滬、京廣、京哈等高鐵線路上正式亮相。該動(dòng)車組在車體安全方面采用先進(jìn)復(fù)合材料碳纖維，使整體安全性得到顯著提升。
為了能在突發(fā)性碰撞、火災(zāi)等事故情況下保證乘客的人身安全，“復(fù)興號”在車體材料上不僅強(qiáng)調(diào)“輕量化”，更強(qiáng)調(diào)了“防火、阻燃”等特殊性能。工程設(shè)計(jì)人員在高強(qiáng)度、輕量化鋁合金車體的基礎(chǔ)上，在“復(fù)興號”車體局部結(jié)構(gòu)件中使用了更輕、更強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料。“復(fù)興號”在車廂側(cè)壁板等部位中使用的碳纖維復(fù)合材料是阻燃的，即便遇到高溫明火也不會(huì)燃燒以及釋放出對人體有害的煙霧。據(jù)技術(shù)人員介紹，目前國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出耐高溫、阻燃的碳纖維復(fù)合材料，打破技術(shù)限制，可將其應(yīng)用于地鐵、高鐵、汽車等領(lǐng)域中，進(jìn)一步保障乘客的安全。
MCC碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用移動(dòng)交通
日本三菱化學(xué)株式會(huì)社（MCC）開發(fā)出兼具輕質(zhì)、剛性和高耐熱性的碳纖維復(fù)合材料 (CFRP)，以酚醛樹脂為基體樹脂，具有高耐熱性，即使在300℃下其物理性能也不會(huì)降低。
CFRP兼具輕量性和強(qiáng)度性，預(yù)計(jì)將越來越多地用于追求減重要求和生產(chǎn)效率的移動(dòng)交通和工業(yè)機(jī)械應(yīng)用領(lǐng)域。以三菱化學(xué)環(huán)氧樹脂為基體材料的CFRP耐熱溫度為100~200℃，而本次以酚醛樹脂為基體材料開發(fā)的新產(chǎn)品耐熱性高，其物理特性即使在300℃高溫下也不會(huì)降低。三菱化學(xué)表示未來將進(jìn)一步推廣該材料在飛機(jī)、汽車、軌道交通、工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
耐高溫、抗沖擊碳纖維預(yù)浸料
預(yù)浸料是制造碳纖維增強(qiáng)塑料的中間材料。傳統(tǒng)的BMI樹脂預(yù)浸料已經(jīng)用于高溫應(yīng)用（如航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)部件），防止降解和變形，但耐熱性能要求提高時(shí)，BMI樹脂就失去了抗震性，碳纖維增強(qiáng)塑料在強(qiáng)沖擊下也容易剝落和開裂。
帝人公司（Teijin）開發(fā)預(yù)浸漬雙馬來酰亞胺(BMI)基體樹脂的碳纖維板，具有良好的耐熱性和抗沖擊性，適合于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)部件。帝人優(yōu)化其耐熱和抗沖擊性能后，可實(shí)現(xiàn)高達(dá)280℃的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)和220 MPa的沖擊后壓縮(CAI)。這種新型預(yù)浸料保持了線性熱膨脹系數(shù)和在低溫和高溫下的高尺寸穩(wěn)定性。此外，通過調(diào)整樹脂粘度，帝人還通過調(diào)整模腔中預(yù)制件的樹脂流動(dòng)來改善成型性能，與傳統(tǒng)的BMI預(yù)浸料相比，新預(yù)浸料縮短了固化時(shí)間。
