什么是碳纤维制造?

碳纤维编织
碳纤维编织

碳纤维制造是制造碳纤维增强塑料(CFRP)的过程。由碳纤维制成的产品是所有材料中强度重量比最高的产品之一,并且还具有出色的导热和导电性能。这种高强度和低重量使碳纤维制造成为航空航天、海洋和体育用品行业的热门选择。碳纤维材料的某些混合物也可以称为石墨。

现代战斗机
许多现代战斗机,例如F-16战隼,在机身中加入了碳纤维。

碳纤维制造过程始于生产商将原材料加工成细碳丝。他们从用于制造低端碳纤维产品的煤焦油或沥青开始。对于高质量的产品,制造商从聚丙烯腈的基础材料开始,它由丙烯和氨组成。在这种基材被多次加热后,它的结构发生了巨大的变化。最终,该材料转化为碳分子链,而所有其他分子都消失了。

这些碳分子与化学品混合,并经过称为湿纺的过程。在湿法纺丝过程中,液态碳混合物通过称为喷丝板的模具,该模具具有许多小孔。喷丝头将材料制成细长的碳丝。通过将这些长丝与环氧树脂或其他树脂混合,制造商可以生产CFRP。

碳纤维的生产相当精确,即使是生产过程中的微小变化也会影响产品的质量。每个碳纤维制造设施在整个制造过程中都使用自己独特的基础材料、化学品和温度范围混合。这导致碳纤维材料从一家制造商到另一家制造商之间存在细微差异。

制造商使用多种制造工艺将碳纤维制成各种产品。他们可以用玻璃纤维或金属制造模具来铸造单个零件。熔化的碳纤维增强塑料通常与网片分层,以在成型过程中增加强度和稳定性。公司还可以通过钢模挤出熔化的碳纤维塑料以形成不同的形状。

自20世纪中期发明以来,碳纤维制造已被用于生产飞机、船只和汽车。从那时起,它也被广泛用于生产自行车、网球拍和金球杆等体育用品。到21世纪初,风能产业已成为世界上最大的碳纤维消费国,碳纤维用于制造大型风力涡轮机。

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