什么是碳纤维,它在汽车上有什么用途?

Mónica Redondo    @MonicaRedondoD    3 June 2019     3 min.
什么是碳纤维,它在汽车上有什么用途?

碳纤维是一种超轻材料,如今在大多数现代跑车上都能找到。

Fibra De Carbono Plancha

我们相信,许多驾驶者都曾想过碳纤维究竟是什么,而这种超轻材料如今在大多数现代跑车上都能找到。

碳纤维的材质与石墨非常相似,但其原料被称为聚丙烯腈,缩写为PAN。而这种材料本身又由丙烯腈制成。PAN纤维会被加热到约300°C,以烧除除碳以外的所有其他物质。随后,再进一步高温处理,便制成了广为人知的碳纤维。

Chasis Porsche 918 

要制得碳纤维需要耗费时间和大量能源,因此碳纤维并不是最具可持续性的材料,此外,它也无法像铝那样回收再生为高品质材料。

成品碳纤维随后被储存在大卷轴上,就像一种长长的棉线卷轴。纤维相互交织形成黑色且有光泽的织物毡。需要强调的是,织物的编织方式会因所要制作的产品类型而异,例如斜纹或平纹。

Fibra De Carbono Porsche

碳纤维是什么?

制得的纤维随后可以浸渍未固化的树脂,此时它开始被称为预浸料。接着需要冷藏保存,使用时则要适当裁切。之后,将其放入待制部件的模具中,工程师会根据要制造的零件类型决定铺层方式,无论是车身结构、某个零件还是内饰部件。

下一步是将模具放入经过硅胶处理的真空袋中,然后抽真空,压实碳纤维。此时,碳纤维即可在称为热压罐的压力烘箱中固化,温度为120–180°C,压力为2–6巴。若制造商没有热压罐,则在真空烘箱中以60至100°C进行固化。

有时,制造商会采用热压机,尽管这种方法成本更高。模具由精密钢制成,与用于冲压钢板或铝板的模具类似。此类工装也用于树脂传递模塑成型:纤维在模具中预成型,合模后注入10–20巴压力的树脂,再加热固化。这种方法速度快,适合批量生产。

值得一提的是,碳纤维领域的最新发展之一是锻造复合材料:纤维被切成5厘米长的短段,与树脂混合,注入模具后加压成型。BMW正在使用聚丙烯腈生产BMW i.系列产品。需要注意的是,聚丙烯腈“丝束”由10万根纤维组成,在美国华盛顿州的摩西湖工厂生产。


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