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碳纖維尼龍增強材料為何前程似錦!

發表時間:2019-04-10 16:47:27

    前幾天小編和家人去迪卡儂運動商店逛逛,小侄子看到幾輛自行車十分輕盈,但又十分堅固。于是就問起了店員,原來這是碳纖維打造的自行車。

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碳纖維具有許多優良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維與傳統的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。

下面是幾個汽車和航空的使用純碳纖材料的案例:

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蘭博基尼第六元素(碳元素序列是六)大量使用碳纖復合材料使得重量僅僅960公斤,甚至比人氣小車polo還小100公斤

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在汽車上眾多高級品牌都使用了碳纖減重、從而減少排放和提高性能。

 

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波音777X飛機正在使用AFP碳纖維自動放置技術打印超薄復合碳纖材料。

(這種技術是使用碳纖維為原材料,打印設備很精細,但價格也非常昂貴,設備有著一個長達6.4米的機械臂,頭部有16個類似于老式縫紉機上線轱轆的裝置,整個手臂被架置在12米長的軌道上,可以圍繞模型運動進行快速打印,大大節約零部件和原型產品生產時間,降低成本。)

那么,有辦法降低碳纖價格呢?那就是和相對便宜的尼龍材料混合,形成性能不錯,又能滿足要求的復合材料。這樣說的話,無疑碳纖維尼龍在復合材料中一定會占有一席之地。

尼龍本身是性能優異的工程塑料,但吸濕性大,制品尺寸穩定性差.強度與硬度也遠遠不如金屬。為了克服這些缺點,早在70年代以前。人們就采用碳纖維或其它品種的纖維進行增強以改善其性能。用碳纖維增強尼龍材料近年來發展很快,因為尼龍和碳纖維都是工程塑料領域性能優異的材料,其復臺材料綜臺體現了二者的優越性,如強度與剛性比未增強的尼龍高很多,高溫蠕變小,熱穩定性顯著提高了,尺寸精度好,耐磨。阻尼性優良,與玻纖增強相比有更好的性能。因而碳纖維增強尼龍(CF/PA)復合材料近年來發展很快。而對于3D打印來說使用SLS技術是最適合實現碳纖增強尼龍的一種技術手段。其技術亮點也越來越受人們的注意。國內的有些廠商諸如盈普也有過這方面經驗,而且在不久的未來,將會發布新型碳纖增強尼龍燒結材料,請大家敬請期待。

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某企業的FDM技術打造的碳纖尼龍工件

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使用SLS 激光燒結工藝制造的碳纖增強尼龍的汽車發動機部件(進氣歧管)

 

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圖為:美國空軍研究實驗室(AFRL)材料與制造部門的小組和NASA格倫研究中心和路易斯維爾大學使用SLS燒結超過300度的碳纖維復合材料。

 

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圖為:線上3D打印服務商Sculpteo近日推出新的3D打印材料——碳纖維強化尼龍12(PA12),用于激光燒結SLS的3D打印方式。這種材料的打印成品非常堅硬、耐受性好、輕量化、有導電性,并且具備很高的強度和力學性能,尤其適用于制造交通工具上的空氣動力學部件。

總結:目前碳纖或碳纖增強尼龍材料,可能由于目前產量、成本的制約,只用在少數高端制造上,但不久的未來中國工業的不斷轉型、附加值不斷提高、材料的日漸普及,相信越來越多的國內企業會使用諸如SLS燒結技術的碳纖增強材料,其道路一定前程似錦!

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