先進的碳纖維(wéi)增強塑料及熱塑性複合材料是近年來國(guó)際(jì)複(fù)合材料領(lǐng)域發展(zhǎn)速度最快的高新科技前(qián)沿(yán)技術之一,是國內外科研部門和材料企業都投入巨資和人力競(jìng)相開展研(yán)究、開發與應用的一種(zhǒng)高(gāo)性能化、綠色環保化的新材料。
(圖示:熱(rè)塑性碳纖維)
通過選(xuǎn)擇原材料(liào)如碳纖維、熱塑性樹脂基體和添(tiān)加劑(jì)的種類、配比、加工成(chéng)型方法、含(hán)量和碳纖維(單絲和編織物)鋪層數量與(yǔ)方式進行多組份、多相態、多(duō)尺度的宏觀與(亞)微觀的複合成形(xíng)過程(物理(lǐ)過程和化學過程)製(zhì)備複雜結構與性能的(de)CFRTP新材料,並且可以根據產品要求進行複合材料精細化結構與預定化性能的智能化、自(zì)動化、高效化的設計與精密生產製造,從(cóng)而可使碳纖維複合材料達到不同物理、化學、機(jī)械力學和特殊功能,從而使(shǐ)各種CFRTP複合材料製品具有設計自由度大、翹曲度低、抗疲勞、抗老化等顯著優點。
主要可分為三種類(lèi)型:
1、短切碳(tàn)纖維(SCF)增強(qiáng)型CFRTP;
2、長碳纖維(LCF)增強型CFRTP;
3、連續碳(tàn)纖維(wéi)(CCF)增(zēng)強型CFRTP,包括單向碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶CFRTP、碳纖維多相、多角度的編織(zhī)物(布(bù))增強型CFRTP。
各種類型CFRTP具有不(bú)同的機械力學性(xìng)能和功能特征,並且(qiě)己經開發(fā)與應用於不同領域和行業的各種形式產品或製品。
蘇州www.91(ēn)複合材料有限(xiàn)公司是國內(nèi)位數不多在熱塑性碳纖維複合材料方(fāng)麵有(yǒu)所研究,並(bìng)且具備一定研究成果的民營企業。根據挪(nuó)恩複材的(de)研究人(rén)員(yuán)介(jiè)紹,蘇州www.91複合材料(liào)目(mù)前已自主研發筆(bǐ)記本外殼專用熱塑性碳纖維複合材料,以及在軍用品方麵,www.91複材研製的一款(kuǎn)機載軍用攝像(xiàng)頭外殼成功通過高低溫、跌落、振動衝擊等測試,除此之外,在醫療、汽車等領域,www.91都(dōu)擁有熱塑性碳纖維的使用案例。
以汽車領域為例,先進的碳纖維複合材料,包括熱塑性碳纖維複合材料,給汽車和零部件製造業帶來突出優勢,可以表現在:
輕量化:汽車輕量化最直接影響的就是節能、加速、製動(dòng)性能的(de)提升(shēng)。車重減小10%,油耗降低6~8%,排放降低(dī)5~6%,0-100km/h加速性提升8-10%,製(zhì)動距離縮短2~7m。
安(ān)全性:車身輕(qīng)量化可(kě)以使整車的重心下移,提升了汽車操縱穩定性(xìng),車輛的運行將更加安全、穩(wěn)定(dìng),具有(yǒu)很好的能量吸收率(lǜ),碰撞吸能能力是鋼的六到七倍(bèi)、鋁的三到四倍,這進(jìn)一步保證了(le)汽車行駛(shǐ)的安全性。
舒適度:具有更高的震動阻尼,輕合(hé)金需要9秒才(cái)能停止震(zhèn)動,2秒就能停止,對於(yú)整車NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)的提升貢獻同樣很(hěn)大,會大幅增強汽車行駛的舒適性。
可靠性:具有(yǒu)更高的疲勞強度,鋼(gāng)和鋁疲勞強度是抗拉強度的30-50%,可達70-80%,材料疲勞可靠性有較(jiào)大提升。
提升車身(shēn)開(kāi)發水平:可設計性比金屬(shǔ)強,因此更易於車身開發的(de)“平台化、模塊化、集成化”。車身及金(jīn)屬平台的混合車身結構對於傳統汽車車(chē)身結(jié)構而言,可以(yǐ)做到大大減少零件種類,減少工裝投入,縮短開發周(zhōu)期。尤其對於新能源汽車企業,車身不僅可以節約(yuē)衝壓、焊裝(zhuāng)生產線及模、夾具的投入,減(jiǎn)輕固定資產占資配比(bǐ),優化企業資產配置結構,而且在市場宣(xuān)傳上更具影(yǐng)響力。
利用某專(zhuān)利數據平台,檢索出近(jìn)三十多年來關於碳(tàn)纖維增強塑料和熱塑性(xìng)複合材料(CFRTP)開發及應用的專利(lì)成果及原創核心專利(lì)影響因(yīn)素(sù)排名發現,世界(jiè)各國越來越重視CFRTP新材料及產品的研究、開發與應用,未來,熱塑性碳纖維複合(hé)材料的發(fā)展,一定會覆蓋更多領域。