Что такое углеродное волокно?

2025-09-29 09:44:05

Углеродное волокно – это рафинированный волокнистый материал с содержанием углерода более 90%. Многие из высокопроизводительных продуктов, которые мы часто видим в повседневной жизни, состоят не просто из углеродного волокна; чаще всего это композиты из углеродного волокна. Они изготавливаются путем сплавления предшественников углеродного волокна со смолой для создания высокоэффективных композитов. Эти композиты затем обрабатываются и формуются для достижения улучшенных механических свойств. Они используются в автомобильной, медицинской, аэрокосмической и бытовой технике.

Преимущества углеродного волокна

Основная причина, по которой композиты из углеродного волокна используются во многих областях, заключается в том, что они обладают многочисленными преимуществами, в первую очередь высокой прочностью, высоким модулем упругости, низкой плотностью, коррозионной стойкостью, устойчивостью к высоким температурам, усталостной прочностью, низким коэффициентом теплового расширения, отличным пропусканием рентгеновских лучей и свойствами электромагнитного экранирования. Его также называют «черным золотом». Композиты, армированные углеродным волокном, наследуют эти свойства, значительно превосходя традиционные металлические и пластиковые материалы по характеристикам и преимуществам, что приводит к их широкому применению в различных областях.

Почему углеродное волокно такое дорогое?

Причина, по которой углеродное волокно настолько дорогое, на самом деле связана с высокой ценой на продукцию из углеродного волокна, которая часто в несколько раз превышает цену аналогичных металлических материалов. Ярким примером является карбоновый капот автомобиля. Ущерб после столкновения может стоить десятки тысяч юаней. Высокая цена изделий из углеродного волокна обусловлена ​​двумя факторами: высокой стоимостью самого углеродного материала и самого процесса производства, что препятствует полной механизации.

Композиты из углеродного волокна сложны в производстве. Им требуется пропитка смолой, чтобы гарантировать соединение каждой нити углеродного волокна, обеспечивая оптимальные характеристики продукта и превосходную прочность на сдвиг и растяжение готового продукта.

Существует множество различных процессов производства изделий из углеродного волокна. 

Здесь мы обсудим некоторые распространенные из них, используемые производителями углеродного волокна:

Вакуумная формовка: после того, как композиционный материал из углеродного волокна сформирован в ленты препрега и уложен в форму, он формируется под определенным давлением. Это закрытое вакуумное давление улучшает внешний вид и характеристики готового продукта, делая весь продукт из углеродного волокна более компактным.

Намотка. Этот процесс в основном включает в себя намотку композитных нитей из углеродного волокна на форму для изготовления сложных трубчатых изделий с последующим отверждением и расформовкой.

Компрессионное формование: в этом процессе используются две формы, расположенные одна над другой, где к формам прикладывается давление для нагрева продукта и последующего его отверждения.

Формование рулонов: аналогично намотке, при формовании валков Zhishang используется лента препрега из углеродного волокна, которую затем накатывают на форму для стержня и извлекают из формы.

Эти процессы кажутся простыми, но каждый этап требует ручного труда, такого как укладка, резка, покрытие проката полипропиленовой пленкой, а затем извлечение из формы и механическая обработка. Это приводит к относительно высокой цене на изделия из композитных материалов из углеродного волокна.

В настоящее время изделия из термопластичных композитов из углеродного волокна относительно доступны по цене, а процесс производства является относительно зрелым. На международном уровне исследования и разработки композитов из углеродного волокна лидируют, в первую очередь в области термопластичных углеродных волокон из-за их плохой пропитки термопластичными смолами. Композиты из углеродного волокна, используемые в высокоточных приложениях, требуют термопластичных углеродных волокон.