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揭秘贵如黄金的“新材料之王”--碳纤维
发布时间:2024-01-25
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近日小编盘点了小米汽车背后的“黑科技”,其中,小米SU7新增碳纤维后视镜、小米超级电机采用碳纤维激光缠绕工艺引发关注。


碳纤维不仅能造车,TA还有很多的“超能力”,比如:一束筷子粗的T1000级碳纤维,可以拉动两架C919国产大飞机!


碳纤维是一种什么材料?竟如此神奇!今天咱们就来聊聊TA!


碳纤维,在现代制造业中被誉为“黑色黄金”、“新材料之王”,细如发丝,轻如鸿毛,强如钢铁!


碳纤维为什么被称为材料界的“黑色黄金”?


碳纤维是一种碳含量在95%以上的无机纤维。TA具有高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀、轻质量等特性。


碳纤维直径通常为5 - 7微米,只有头发丝1/10左右粗细,密度较小,一般为钢的1/5、钛的2/5、铝的3/5。虽然“身轻体薄”,碳纤维强度却非常高,一般为钢的35倍。


在实际应用中,通常会将一定数量的碳纤维“细丝”像编绳子一样缠绕起来。一束标准的12K(即1.2万根)碳纤维,不到一支铅笔粗,却可以承受130千克左右的重量。


与此同时,碳纤维能在3000摄氏度高温下安然无恙,在零下100摄氏度到100摄氏度之间,其尺寸基本保持不变,并且能在高腐蚀性环境里使用,可谓“真金不怕火炼”。


碳纤维的身影常出现在风电叶片、航空航天、压力容器、休闲体育、建筑等领域,可谓是“上天入地”了,TA在各个应用领域有什么“过人之处”?且听小编展开说说→


航空航天


碳纤维复合材料应用于飞机、卫星、火箭等的制造,能帮助产品减小噪声、节约燃料。


例如,民用大飞机C919发动机就使用了碳纤维复合材料的叶片,重量比传统钛合金减少500多公斤,机身整体重量减少1吨,飞机油耗降低,航程实现提升。


又比如,2024年1月11日,首飞成功的“引力一号”运载火箭,其发动机采用了碳纤维壳体。


此外,将碳纤维加入推进剂和发射药中,还能改善推进剂的力学性能,提高推进剂燃速,改善发射药的燃烧性能。


中国工程师已经宣布可以制造出T1000级碳纤维。一束一米长的T1000级碳纤维重量仅0.5克,却可以承担500公斤的力量。取筷子粗细的一束,足足可以拉动两架C919国产大飞机!!


风电叶片


用碳纤维制作的风机叶片,更轻更坚固,带来更高的发电效率,以及更强的机组稳定性。长123米的海上风电叶片的主梁,主要由碳纤维制造而成。 


铺在巨大的风机叶片中,像海苔片一样薄薄一层的碳梁,实际上最厚的地方是由十几层的碳板组成。一块重约一千克的碳板,其碳纤维含量达70%以上。


1月21日,三一重能131米陆上风电叶片成功下线,刷新全球最长陆上风电叶片纪录。该风电叶片采用全碳拉挤主梁。


建筑


相比传统的材料钢铁和混凝土,碳纤维复合材料在防腐蚀性、质量、机械性能等方面都具有特殊的优势。主要应用包括碳纤维增强混凝土、碳纤维增强树脂复合材料棒材、板材以及功能复合材料等。


2023年9月,由上海石化研发生产的48K大丝束碳纤维筋,制成的百米级国产大丝束碳纤维索,成功应用于中建八局长深高速项目气膜结构砂石料场。这是碳纤维复合材料在气承式膜结构索网系统中的首次应用。


乔布斯也酷爱这种材料,位于加州苹果总部的史蒂芬·乔布斯剧院,屋顶是由碳纤维材料制成。


碳纤维除了用在建筑材料上,还可以用在建筑机械上。


中联重科首次将碳纤维材料运用到臂架泵车上,使泵车臂架重量减轻40%以上,泵车总重减少15%以上,将臂架高度延伸至101米。


贵如黄金的碳纤维,还走入了寻常百姓的生活~


2024年1月12日,全新奥迪SQ7暗夜骑士版正式上市,采用碳纤维内饰条、后视镜外壳等。


瑞豹新款旗舰车型ROBIN EVO,车身使用新一代UHMS材料技术,应用超级碳纤维材料东丽T1100和M40。


联想公司的笔记本电脑“ThinkPad X1 Carbon Gen12”中,使用了东丽株式会社通过燃烧回收利用技术提取出了回收利用碳纤维(rCF),作为热塑性树脂的增强材料生产的rCF增强树脂。(素材源自:央视财经、新华社、人民网、国际橡塑展等) 

 

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