汽车轻量化材料—碳纤维
来源:凯联资本发布时间:2020-03-26关注度:37019次
国务院发布的《中国制造2025》明确将碳纤维及其复合材料汽车零部件技术作为节能与新能源汽车领域的重要发展方向。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。
碳纤维是什么?
碳纤维,既有碳材料硬的固有特性,又有纺织纤维柔的加工特性,被称为材料之王。经常用在飞机、火箭、防弹车上。碳纤维在汽车上的应用最早是在F1赛车上,现在也用在民用汽车上。
1880年,爱迪生在实验灯丝的时候就发现了碳纤维,经过100多年的发展,2010年宝马在i3、i8上使用了碳纤维,开启了碳纤维在汽车上的应用。汽车用碳纤维有几大优势:
轻量化:碳纤维复合材料重量比钢轻3/4,比铝轻1/3,更加节能。
舒适性:碳纤维的柔软拉伸性能,对整车的噪音振动控制有很好的提升,会大幅提升汽车的舒适性。
可靠性:碳纤维具有更高的疲劳强度,碰撞吸能性好,在减轻车辆重量的同时还能保住强度和安全性,降低了轻量化后带来的安全风险系数。
提高寿命:碳纤维不存在腐蚀和生锈问题,增强了汽车部件的使用寿命。
碳纤维到底是怎么造出来的?
拉丝:把原材料经过加热,它是增强材料:缠绕成型用的增强材料,主要是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。树脂基体,及各种填料。挤压形成凝胶形状的丝条,塑纤维是用数千条计的细丝组成。
稳定:经过400度加热氧化,使热塑性大分子转换成耐热性结构。使其在高温下不融不燃,保持纤维形状,热力处于稳定状态碳化:加温1千-2千度将非碳原子驱离,随着高温氧化变成黑色,再经过碳化炉碳原子结合在纤维上。
石墨化:平行的长丝在经过带电腐蚀表面以便更好的吸收树脂,用几百根纤维组成纤维网,树脂涂布与纤维网同时进入机器内加热树脂吸附在纤维网上,通过挤压树脂渗入到纤维网丝内,冷却后液态树脂就成凝胶状。