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什么是CFRP?

更新时间:2024-05-27      浏览次数:51

CFRP是将碳纤维与环氧树脂、酚醛树脂等塑料混合增强的塑料复合材料。

也称为碳纤维增强塑料。复合材料是两种不同的物质以无法使用工具等机械分解的状态结合在一起的材料,并且两种不同的物质彼此发生化学反应并且不会转变为新的物质。

CFRP是一种用于最新飞机机身和汽车车身的复合材料,结合了碳纤维和塑料的最佳特性。碳纤维是由碳原子彼此牢固结合而成的纤维,在纤维网排列方向上具有拉伸强度。塑料的优点是比重比金属低,更容易成型。

CFRP结合了碳纤维和塑料两者的优点,易于成型、质轻、耐用,其用途范围正在不断扩大。

另一方面,有人指出CFRP由两种材料制成,因此很难回收,因此我们正在开发从回收的CFRP中分离碳纤维和塑料并对其进行再利用的技术。

碳纤维复合材料的应用

CFRP 可用于生产比金属更轻、更坚固的产品和零件。利用这一特性,我们将其用途扩大到替代我们周围的金属产品。

早期,它被用于钓鱼竿、网球拍框架和高尔夫球杆杆身。在车辆中使用CFRP可以减轻重量,这不仅可以降低燃料消耗,还可以降低运营成本和环境影响。

CFRP已开始应用于飞机机身和机翼等部件,其应用范围也逐渐扩大。波音787飞机的大部分机翼和机身均采用CFRP覆盖,按重量计算,CFRP占整架飞机的50%以上。

在汽车中,它们被用于车身部件,例如引擎盖和后舱盖,也被用于传动轴,有助于减轻整体重量。特别是 F1 比赛的车身,其重量与速度直接相关,现在由 CFRP 制成。

此外,CFRP 越来越多地应用于航天和建筑行业。

碳纤维布原理

CFRP是碳纤维和塑料的复合材料。碳纤维是将丙烯酸纤维加热至高温,消除除碳(C)以外的物质,使碳原子紧密结合在一起而制成的纤维。具体制造方法有PAN法、碳化物法、雷诺法等。

PAN法是通过将聚丙烯腈(PAN)在高温下碳化来生产碳纤维的方法。碳化物法是通过有机物在高温下碳化来生产碳纤维。雷诺法以甲醇、乙醇等醇为原料,利用金属催化剂还原水蒸气来制造。

生产的碳纤维可以是单丝、短纤维、机织布或无纺布的形式。单纤维是直径10μm以下的细纤维,具有较高的强度和刚性。单纤维一般成束使用。短纤维是长度为几毫米的纤维,与单纤维相比更容易处理并且具有更好的成型性。机织物是由单纤维和短纤维混合而成的织物,具有扁平形状。用于提高强度和刚度。无纺布是单纤维或短切纤维随机排列而成的织物,不具有扁平形状。无纺布具有优良的成型性,可制成形状复杂的零件。

如何选择碳纤维布

当CFRP详细分类时,已开发出具有多种特性的产品,并且将它们加工成任意形状的制造方法也存在差异。在产品中使用CFRP时,需要选择加工承包商并选择与产品所需的质量和规格密切匹配的材料。不言而喻,我们追求的是轻量化,但我们还需要考虑耐热性、耐用性和易于加工性。

此外,CFRP具有多层结构,即使内部发生损坏也很难被检测到,并且很难对损坏的部件进行部分修复,因此当发生损坏时,必须更换每个部件。此外,重要的是要意识到 CFRP 也有缺点,例如它是一种难以回收或处置的材料。


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