为什么碳纤维这么贵?

为什么碳纤维这么贵? -1

碳纤维的外观最近,随着市场越来越强调产品性能,什么是碳纤维、如何制造碳纤维、碳纤维为什么这么贵等问题总是被很多投资者问到。之所以如此呵护,是因为在一系列具有诸多经济效益的材料中,碳纤维仍是其中的佼佼者。碳纤维具有许多其他材料无法提供的独特优势。目前,航空航天、汽车和运动器材等领域往往青睐碳纤维,因为它具有优化的性能和高耐用性。这种材料具有重量轻、耐用、防腐蚀、高抗菌性、多样化和灵活的应用等所有优点,使其他材料无法比拟。尽管碳纤维具有出色的特性,但作为一种材料,碳纤维通常被认为是相当昂贵的。现在让我们来看看,与碳纤维带来的经济潜力相比,碳纤维的投资成本是否真的值得!

1.什么是碳纤维?

为什么碳纤维这么贵? -2

汽车碳纤维碳纤维又称石墨纤维,属于高分子类。这是一种理想的材料,在生产中非常常用,给制造商和消费者都带来了巨大的好处。碳纤维是一种由比人的头发还细的结晶碳纤维组成的材料,这些碳纤维被绞成长股。然后将它们编织成织物或一些特殊材料。大多数碳纤维是使用聚丙烯腈(PAN)作为前体生产的。它的强度是钢的 5 倍,强度是钢的两倍,比钢轻得多。由于其优异的性能和质地,工程师和设计师在产品应用和制造中倾向于选择碳纤维。碳纤维带来的基本优点包括硬度、高耐久性、良好的弹性、耐高温、因外部影响(天气、高温等)而变形小以及极好的耐化学性。此外,制造过程相对复杂,需要一支技术精湛的生产团队。

2.如何制作碳纤维?

2.1 概述

为什么碳纤维这么贵? -3

碳纤维的制造过程碳纤维的生产从可以称为前体的原材料开始。如上所述,大多数,特别是约90%的碳纤维来自一种称为聚丙烯腈(PAN)的前体。此外,一些可以制造碳纤维的物质是人造丝或石油树脂。然后,这些材料将经过一个相当复杂的过程来制造成品碳纤维。根据制造商的商业目的,改变上述物质的比例会直接影响纤维的质量。在这里查看有关高品质碳纤维生产过程的更多信息!

2.2 前驱体的原子稳定化

为什么碳纤维这么贵? -4

前驱体的稳定化在开始碳化过程之前,需要对前驱体进行处理以转换其原子键以适应生产需求。前驱体将在温度约为 200 – 300 摄氏度的空气中加热约 30 至 120 分钟(取决于材料)。一旦加热,纤维就会从空气中接收氧分子,并经历重新排列其原子键合模式的过程。这个稳定过程也相当复杂,需要从头到尾进行监测和控制,以避免光纤过热。设备和加工技术也非常多样化,例如热室、热辊、悬浮室或与热空气混合与其他气体混合的室,以使加热过程更有效。

2.3 碳化

为什么碳纤维这么贵? -5

碳化过程经过稳定化过程后,这些材料将被纺成长纤维,然后在大约 1000 – 3000 摄氏度的非常高的温度下加热。在这个温度下,纤维中的原子以非常高的强度振动。大多数非碳原子,包括水蒸气、氨、一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气等都会被排出。该过程有助于从中去除非碳元素,从而在晶体结构中形成纯碳原子。此外,该过程也与氧气完全分离,因为纤维进出炉子的地方都是紧密密封的。无氧环境可防止原纤维燃烧或收缩。在碳化过程结束时,我们获得由紧密缠绕在一起的长链碳原子组成的材料纤维。最后,碳纤维将被加工并卷成卷,以方便储存和运输。

2.4 表面处理

为什么碳纤维这么贵? -6

黑碳上的环氧树脂虽然它经历了碳化过程,但碳纤维的表面仍然不被认为是完美结合的。为了处理这种情况并增强粘合,碳纤维将经历另一个称为氧化的过程。具体来说,碳纤维的表面会添加氧原子,提供更好的化学和机械性能。碳纤维可以通过电解涂层、浸泡在空气、臭氧、二氧化碳、次氯酸钠或硝酸等介质中进行加工。表面处理过程也将受到极其严格的控制,以避免凹坑或划痕等小缺陷,这些缺陷会极大地影响纤维的质量。

2.5 尺寸

为什么碳纤维这么贵? -7

碳辊表面处理后,根据业务需求和策略,在纤维外部涂覆氧化物、聚酯、尼龙、聚氨酯和其他一些类型的物质。该保护层有助于保护其在编织或缠绕过程中免受损坏或划伤。在此步骤中,碳纤维将根据包装或运输需要被塑造成大大小小的卷。

3. 为什么碳纤维这么贵?

为什么碳纤维这么贵? -8

碳纤维在摩托车上的应用

3.1 生产工艺

碳纤维生产过程被认为是相当复杂的,因为它需要很长时间,并且需要专业的生产设备。此外,生产过程需要一支技术娴熟的工程师团队来操作设备并密切监控,以创造出最完美的碳纤维。这使得材料的成本高于其他材料。

3.2 绩效和投资回报率 (ROI)

用其他材料替代碳纤维需要更高的投资成本。然而,碳纤维的性能比其初始成本高出许多倍。例如,在航空工业中,用碳纤维代替材料有助于飞机显着减轻重量,从而扩大飞行距离并减少磨损和能耗。根据投资者的长期愿景,碳纤维的价值完全值得初始生产成本。

四、结语

简而言之,碳纤维可以被认为是最优质的制造材料之一。碳纤维制成的产品在耐用性、轻便性、刚性方面具有优势,并且不易因外部冲击而变形。虽然价格高于其他材料,但就产品性能而言,碳纤维不仅完全值得初始投资价格,而且将损坏和复杂维护的风险降到最低。

(112)

猜您喜欢

  • 三轴和四轴碳纤维织物——强度和轻质的完美结合

    在不断变化的先进材料领域,强度和轻质的非凡融合吸引了行业的关注——三轴和四轴碳纤维织物。本文探讨了这些突破性的材料、它们的独特特性及其多种应用。到最后,您将了解这些织物如何塑造各个行业。 织物革命:揭开三轴碳纤维织物的面纱 三轴碳纤维织物不是普通材料;它们代表了先进复合材料领域的新创新水平。让我们深入了解是什么让它们如此与众不同。 360 度视角观察纤维取向…

    2024年11月20日
  • 碳纤维铺设和锻造碳纤维哪个更好?

    绝对铺设了碳纤维。纤维很长,可以针对应力状态优化纤维方向。 “锻造碳”是压缩成型复合材料(已有 20 年历史的技术)的营销名称。纤维较短且方向随机 – 因此强度和刚度低于铺叠复合材料。事实上,如果模具设计不当,纤维取向会垂直于应力状态,使其成为一个糟糕的零件。但它很便宜。

    2023年2月21日
  • 碳纤维能耐热吗?

    碳纤维可以耐热。 但碳纤维主要用于混凝土、塑料或环氧树脂等基体中,这可能会限制其耐热性。换言之,基体在碳纤维部件是否耐热方面起着比单独纤维更重要的作用。 例如,一些环氧树脂可以承受高达 100 °C (212 °F) 的温度,而碳纤维增强碳基复合材料可以承受 2000°C (3632 °F) 以上的温度。

    2024年6月14日
  • 1k 和 3k 碳纤维有什么区别?

    这是碳纤维的规格,是指碳纤维线束中单丝的用量,1k=1000(根),3k=3000(根),6k=6000(根),12k=12000(根)。 同时,1K、3K、6K、12K也被称为小线束。碳纤维的关系性能及单丝根数说明如下: 根据碳纤维长丝中单丝根数的不同,碳纤维可分为小丝束和大丝束两种。与小线束相比,大线束的缺点是在制作板材等结构时,线束不宜展开,导致单层厚…

    2023年2月21日
  • 如何将两根碳纤维粘合在一起?

    以下是使用环氧树脂粘合碳纤维条时要遵循的几个步骤:

    2022年11月9日
  • 碳纤维是如何制成的?

    问得好。 首先—什么是纤维? 基本上是由一长串编织材料组成的组织或线,无论是塑料还是碳。 一个例子是纱线或绳子。两者都是纤维。 碳纤维类似于其他类型的纤维。如您所知,纯碳(煤)很脆,缺乏弹性和耐用纤维的特性。因此,它不能以纯形式使用,必须进行加工。这些纤维常用的材料是聚丙烯腈,但有机材料也进入了该行业,尽管规模要小得多。所有用于制造碳纤维的材料在分子水平上都…

    2024年3月22日

发表回复

登录后才能评论
分享本页
返回顶部