碳纤维是一种由用聚合物固化的碳结晶丝制成的编织布，可以分层并围绕模具成型。它是一种理想的材料，因为它具有令人印象深刻的强度重量比，这意味着它非常坚固，但不重。碳纤维比钢轻五倍，弹性模量相同，使其成为许多应用的更好选择。此外，它还具有耐腐蚀、不易燃和无毒的特性，使其成为航空航天、医疗、建筑和军事工业的理想材料。
碳纤维加工
加工碳纤维可能具有挑战性。碳纤维材料的层状结构可能导致分层、纤维未切割、纤维撕裂、工具磨损不均匀和表面光洁度差。幸运的是，许多切削刀具公司专门设计了具有不同几何形状的工具，可以帮助消除这些制造问题：
- 直槽立铣刀：径向施加所有切削力，有助于防止分层。
- 压缩刀具：产生相反的切削力，稳定材料去除并防止分层、纤维拉出和表面毛刺。
- 断屑刀具：剪切纤维并缩短切屑，防止纤维在刀具周围堆积。
- 金刚石切割立铣刀：利用左手和右手凹槽来分解和剪切纤维，非常适合粗加工和轮廓加工碳纤维。
碳纤维的常见应用
在航空航天工业中，碳纤维用于飞机结构以取代合金，从而制造出更轻的飞机，从而降低燃料消耗。休闲运动也利用碳纤维来减轻重量。它通常被视为滑雪板、自行车和网球拍的主要材料，因为更轻的重量有助于提高性能。碳纤维的另一个优点是它适用于X射线机，允许影像不间断地通过，使其可用于许多医疗设备和植入物。
回收碳纤维
为何碳纤维回收如此困难？
生产碳纤维片材需要耗费大量能源。然后，这些大片材被切割成所需的部件尺寸，多余的材料通常会被丢弃，从而增加废物产生量。这种材料不可生物降解，通常会被送往垃圾填埋场，并在那里永久留存。进一步使回收变得复杂的是，碳纤维可以保持其形状和强度，不能像许多塑料一样被熔化和重塑。回收后，其性能会严重下降，使其无法用于承受重力或重载的应用。
碳纤维如何回收？
溶剂分解
溶剂分解使用化学溶剂分解包裹碳纤维布的聚合物。废碳纤维被切碎成更小的碎片，增加了表面积。溶剂的选择基于碳纤维中使用的聚合物，可分解聚合物链，将碳纤维与聚合物分离。离心等技术可用于分离物质。碳纤维可进一步纯化以恢复其性能，然后与原生纤维结合以制造新织物或单独使用。该过程可在不牺牲材料性能的情况下回收碳纤维。
热解
热解利用热量分解包裹碳纤维布的聚合物。将废碳纤维切碎成小块，然后在氧气有限或无氧气的受控环境中加热。在高温下，聚合物发生热分解，产生气体、蒸汽和炭。气体和蒸汽可用作能源或进一步加工，而炭（碳纤维和任何原始添加剂）则经过净化以确保保持机械性能。所得碳纤维可单独使用或与原始纤维结合使用。热解对于高质量纤维回收和从气体副产品中回收能量非常有效。
碳纤维注意事项
当我们利用新技术进行创新时，考虑其对地球的影响非常重要。碳纤维是一种神奇的材料，可以改善各行各业的方方面面；然而，产生的废物只能被填埋。许多公司正在投资生产高质量的再生碳纤维。随着重点转向设计复合材料的闭环系统，未来一片光明。
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