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這些年,對碳纖維材料的誤解有多深 當前位置:站內首頁 - 這些年,對碳纖維材料的誤解有多深
發布時間:2017/5/15    發布者:管理員    瀏覽次數:1188

常見誤解一:認為很多超級跑車用的都是碳纖維
     關鍵點:把碳纖維與碳纖維增強復合材料弄混將纖維類材質用于的生產已經由來已久,如今幾乎所有的一線廠商都有使用碳纖維類材質制造的汽車。碳纖維和碳纖維增強復合材料兩者的關系就像面粉與干糧,即所有人都知道碳纖維原材料,但根據需求生產出高性能復合材料才是難點和關鍵點。
     另外從物理構成講:碳纖維幾乎全部由“碳”構成(通常在95%以上),而增強復合材料就要增加很多元素以滿足更高的使用需求。最常見的就有聚丙烯晴基纖維、黏膠絲和瀝青基纖維等,特性不同、檔次也不同,后文我們會展開介紹。
碳纖維幾乎全部由“碳”構成(通常在95%以上)是一種纖維狀的碳材料,復合材料通常會與樹脂結合。另外從稱謂的角度來說:碳纖維(CarbonFiber)的英文簡稱是CF,而碳纖維增強復合材料 (Carbon Fiber Reinforced Plastic)的英文簡稱則是CFRP,比如一些汽車品牌系列車型都是采用的CFRP,即碳纖維增強復合材料制造的車身主體。此外還有工程上常用的碳纖維布,航空領域的航天器外殼,生活用品常見的錢包、球拍等。
常見誤解二:提到碳纖維就認為是一種高級材質
     關鍵點:碳纖維類材質也有高低檔之分,主要與制造工藝相關提到碳纖維類材質,我們首先能想到的便是堅固、輕量并且價格昂貴(相比傳統和材質而言),當然這并不錯,因為能夠應用到性能車型甚至是F1賽車上的碳纖維類類材質確實都是高端產品。只是這并不代表碳纖維類產品就沒有低檔貨,當中良莠不齊的生產質量和制造工藝流程是區分高低端產品的關鍵。
事實上,碳纖維只是個廣義上物質界定,根據應用需求衍生出的復合類材質其實超級多,分類的維度也很多,比如可以按原絲類型分、物理性能分、應用功能分、制造方法分等等,相應的就有了高低檔次之分。按原絲類型來分,通常就有聚丙烯腈基纖維、黏膠絲和瀝青基纖維等種類,而不用原料則意味著碳化得率的不同。這當中,用聚丙烯生產的碳纖維產量最多(約占市場的95%左右),它的碳化得率約為50%-60%左右,屬于比較高的范圍,而以瀝青纖維為原料,碳化得率能達到80-90%,同時成本還更低,也是目前積極發展的類型。
     另一個決定碳纖維用途和檔次的問題,就是制造工藝,最簡單的,我們都知道生產碳纖維類材料通常需要超高溫熱處理步驟(通常在300℃-2000℃量級上),不同燒制溫度會直接影響產品的特性的成本,從而不同碳纖維類材料之間的差價可能在幾倍甚至幾十倍上下。另外,高溫燒制往往也意味著大量的消耗,當然這就屬于維度的問題了,我們暫且不提。常見誤解三:因為紋理相似,所以認為碳纖維材質與凱夫拉材質是同類
關鍵點:兩者物理特性、知識產權所屬等都有本質性不同芳綸纖維芳綸纖維是一種新型高科技合成纖維,是由美國杜邦公司在20世紀60年代成功開發并率先產業化的纖維產品。其按照化學式不同,芳綸纖維材料可分對位和間位兩種。
在寶馬X5防彈車展上,現場觀眾之間交流問題。曾有位觀眾不解的問:每年碳纖維類材料的產量很大,而凱夫拉材質(KEVLAR)年產量要少的多,為什么防彈材料不用碳纖維而用凱夫拉呢?實際這個問題并不太嚴謹,我們可以看相關數據,碳纖維和芳綸纖維在2014年全球產量就已基本持平。
     前面已經介紹過碳纖維,它其實就是一種纖維狀的碳材料;而凱夫拉纖維材質則是對芳綸纖維材料產品起的品牌名,它的化學名稱應該叫:聚對苯二甲酰對苯二胺。由于同屬人造纖維類材料,并且擁有相似的工藝流程,因而在視覺感受上確實有相似之處,但其實是不同的。要想了解反應材料的特性,最直接的方法就是看應用,比如凱夫拉材質會用在普通防彈盔甲甚至是坦克的防彈裝甲中,而不會用碳纖維材質替代,這當中的很重要的原因就是,凱夫拉材質的韌性更佳,可以利用更好的塑性變形來吸收外部沖擊能量;而碳纖維則是脆性的,當外部能量超過極限值后就會發生斷裂,這有個專業的比對詞匯叫做“模量”(類似彈簧系數)。毋庸置疑,凱夫拉的模量數值要高于碳纖維類材質。
     首先,碳纖維增強復合材料是碳纖維的實際應用,兩者相互依存但又不在同一層面;同時碳纖維類材質與其他材質相同,也有好壞高低之分,只是更多時候我們在性能車上見到的都屬于高端產品;另外,相比于凱夫拉材質,兩者確實有共性之處,并且均為高強度人造纖維材質,但依舊不能相互等同。 


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