【Drift計劃】碳纖維 讓車輛變輕變硬的複合材料

2020-12-05 騰訊遊戲玩家聯盟

碳纖維材料,是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。其質量比金屬鋁輕,但強度卻高於鋼鐵,並且具有耐腐蝕性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性等特點,吸引了帕加尼、柯尼塞格、法拉利、蘭博基尼等眾多超級跑車製造商的青睞,碳纖維複合材料已經成為各大廠商在跑車性能上出奇制勝的法寶。今天我們就來聊一聊碳纖維這種材料在汽車領域的應用吧。

特點:重量輕,結構硬

碳纖維材料之所以被各大汽車廠商,特別是跑車廠商所青睞,最大的特點就是它在重量上和強度上的優勢。跑車的特點是馬力強,速度快,以前各大廠商在沒有如今先進的空氣動力學研究的前提下,只能適當的通過降低車輛重量(使用鋁製材料)來增加優勢和競爭力。如今,先進的空氣動力學研究的成果,能通過各種空氣動力學套件將高速飛馳的跑車或者賽車牢牢的「固定在」地面上,因此可以將車輛的重量通過碳纖維材料大範圍的應用降到最低點,甚至有些超跑(柯尼塞格等)直接採用全車身碳纖維的結構所打造。

輕量化的意義

隨著地球油氣資源越來越少與人們的需求量越來越大之間的矛盾日益突出,新能源替代傳統能源進程還沒有完成的今天,如何提高汽車的燃油效率,就成了急需解決的問題。除了在發動機和空氣阻力上做文章之外,降低車身重量也能起到非常關鍵的作用,汽車降低重量,就能很有效的提高原來一箱油量的行駛裡程,達到節油的目的。而汽車製造商們當然也明白新型複合材料碳纖維所帶來的好處和意義,不僅在跑車上使用碳纖維,在一般民用車上,也開始大量使用這種強度高,質量輕的材料。同時,減輕重量對正在普及中的電動能源汽車,增加續航裡程的意義同樣重要,碳纖維在未來的電動車市場也同樣將大放光彩。

碳纖維的應用

要說碳纖維只用在汽車上那可是太小看它了。作為新型複合材料,碳纖維可是在各種先進的領域都發光發亮的。除了汽車,它在航空太空飛行器、運載火箭、外空間平臺、飛彈、先進艦船(具備隱身能力的瀕海戰鬥艦LCS、朱姆沃爾特級等)、先進飛行器(具備隱身能力的F-22和F-35等)、風力發電葉片、燃料電池、電力電纜、壓力容器,甚至在高尖端的鈾濃縮超高速離心機中,碳纖維材料的零件也在當中起著重要的作用。這些例子足以證明碳纖維材料的巨大優點,和應用的廣泛程度。

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  • 熱塑性碳纖維複合材料比熱固性碳纖維的優勢是什麼
    在碳纖維複合材料家族中,不同的基體選擇可以造就出性能差異巨大的製品,目前使用率最多的便是熱固型的樹脂材料,這種材料做基材能夠很好的發揮出碳纖維的優勢,但是也純在難回收、效率低、成本高等缺陷,熱塑性的碳纖維復材相對這方面來說佔有明顯的優勢。
  • 熱塑性碳纖維複合材料比熱固性碳纖維的優勢是什麼
    在碳纖維複合材料家族中,不同的基體選擇可以造就出性能差異巨大的製品,目前使用率最多的便是熱固型的樹脂材料,這種材料做基材能夠很好地發揮出碳纖維的優勢,但是也純在難回收、效率低、成本高等缺陷,熱塑性的碳纖維復材相對這方面來說佔有明顯的優勢。
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    由於碳纖維複合材料的種種優勢,在軍用箱體方面也開始推展開。 一、輕量化碳纖維絲的密度區間為1.5~2.0g/cm^3,相對於大部分金屬材料要小很多,即便很輕的鋁也要比碳纖維高出一倍。碳纖維多使用的樹脂基體,大部分樹脂的密度比碳纖維絲還要低,所以碳纖維複合材料重量相對於金屬材料有著明顯的優勢。
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    東麗工業公司宣布,其與Lilium已籤訂了一項協議,為Lilium Jet噴氣式飛機提供碳纖維複合材料。Lilium是探索製造空中車輛以及開發和商業化服務的先鋒。碳纖維複合材料對於減輕像Lilium Jet這樣的空中車輛的重量至關重要
  • 碳纖維複合材料的四大特點及碳纖維複合材料的優缺點
    1、可設計性強。這是碳纖維複合材料有別於傳統材料的最顯著特點。它的力學、機械、熱、防腐、抗老化等物理化學性能都可按製件的使用要求和環境條件,通過組分材料的選擇、匹配以及界面控制等材料設計手段,最大限度地達到預期目的,以滿足工程結構的使用性能要求。2、材料與結構的同一性。碳纖維複合材料與其說是材料倒不如說是結構更為恰當。
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    一、碳纖維複合材料在太空飛行器上的應用   碳纖維是現代航天技術中不可或缺的材料,被廣泛應用於火箭、空間站、衛星、飛彈武器等領域。將碳纖維複合材料應用在戰略飛彈的彈體和發動機殼體上,可大大減輕重量,提高飛彈的射程和突擊能力,如美國80年代研製的洲際飛彈三級殼體全都採用碳纖維和環氧樹脂複合材料。
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    據外媒New Atlas報導,法國的Nawa Technologies公司在美國成立了一家分公司,並將其快速、實惠的垂直排列碳納米管(VACNT)製造工藝帶入新的應用:使碳纖維複合材料更加堅固。通常情況下,當用碳纖維複合材料製造東西時,會購買碳纖維增強樹脂的片材,然後將它們一個一個地鋪在另一個上面,用環氧樹脂將它們粘合在一起,並隨著每層碳纖維的方向交替,以調整最終的作品,以滿足它需要承受的負載
  • 碳纖維複合材料的優缺點有哪些?
    江蘇博實科技:對於大多數人而言,碳纖維複合材料還是很陌生,最多也就是知道這種材料好,但是價格挺貴,對於它的一些性能還不是很了解。其實碳纖維複合材料沒必要給它放置在「神壇」上面去「膜拜」,今天江蘇博實就帶大家來簡單了解一下它的優缺點。
  • 碳纖維複合材料在地鐵中有哪些應用優勢?
    碳纖維地鐵  碳纖維複合材料應用於地鐵車輛的製造那麼碳纖維複合材料可以用於哪些地鐵零部件的製造呢?   碳纖維複合材料可用地鐵車體、轉向架構架、司機室、設備艙及設備機體是大規模應用碳纖維複合材料的地鐵車輛,特別是成功突破碳纖維大型複雜件結構設計、製造成型等關鍵技術,實現了碳纖維複合材料在車體、轉向架構架、司機室等車輛主承載結構上的全面應用。
  • 熱固性和熱塑性碳纖維增強複合材料有什麼區別
    增強纖維主要有碳纖維(CF)、硼纖維(BF)、凱芙拉縴維(KF)、碳化矽纖維(SF)和氧化鋁纖維(AF)五大類,就綜合性能而言,碳纖維位居五大增強纖維之首。碳纖維複合材料的主體性能是高的比強度(強度/密度)和比模量(模量/密度),可以用來製造輕而強、薄而剛的結構件,如無人機、醫療床板、體育器材等。
  • 熱塑性碳纖維複合材料是否值得推進?
    江蘇博實科技:從上世紀80年代開始,碳纖維作為先進的複合材料之一在全球掀起了應用熱潮,隨著T300、T700等型號碳纖維原絲開始量產,熱固性的碳纖維複合材料應用快速發展,尤其是環氧樹脂基碳纖維複合材料。
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    和輕金屬合金是技術上的最大飛躍。從絕對強度,模量和斷裂韌性來比較,碳纖維複合材料最類似於天然骨。理想的重量分布:上述碳纖維複合材料的比強度是如此之高,以至於可以製造出具有與自然腿相同強度但同時又輕60%的假體。最初生產的碳纖維假體確實非常輕。由於採用了這種新材料,整個腿部假肢的重量只有2至3公斤。但是,一個人的腿重80公斤,重約13到14公斤。70年代的實驗表明,這些超輕假體根本不實用。
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    其中,樹脂基碳纖維複合材料可用於製造飛機、衛星、火箭等飛行器的部件重量輕而且強度高抗疲勞性能優良。新一代民用客機如波音787, 其結構中複合材料的佔比超過了50%,機翼蒙皮等部位大量採用碳纖維複合材料。碳纖維複合材料的使用不僅降低了飛機的重量,還增加了使用壽命。因此,在小型無人機領域,碳纖維複合材料也得到了廣泛的應用。