? 這是金屬加工（mw1950pub）發(fā)布的第8585篇文章

碳纖維，大家都聽說(shuō)過(guò)，對(duì)于我們來(lái)說(shuō)它是一種既熟悉又陌生的高性能材料，既有碳材料硬的固有特性，又有紡織纖維柔的加工特性，被稱為材料之王。

經(jīng)常用在飛機(jī)，火箭，防彈車上的高端材料。碳纖維在汽車上的應(yīng)用最早是在F1賽車上。現(xiàn)在也用在民用汽車上，涂著黑漆，故意露出黑色編制花紋的碳纖維組件，開著就是拉風(fēng)。

纖維材料超輕，柔軟的特性，怎么做成堅(jiān)固的汽車部件的？碳纖維昂貴的價(jià)格用在汽車上怎么降低成本？

碳纖維技術(shù)最好的是日本和美國(guó)，日本是世界上碳纖維生產(chǎn)最大的國(guó)家，日本碳纖維產(chǎn)能占世界一半。

1880年愛迪生發(fā)明了碳纖維，沒錯(cuò)就是那個(gè)發(fā)明燈泡的愛迪生。在實(shí)驗(yàn)燈絲的時(shí)候就發(fā)現(xiàn)了碳纖維，經(jīng)過(guò)100多年的發(fā)展，2010年寶馬在i3,i8上使用了碳纖維，開啟了碳纖維在汽車上的應(yīng)用。

作為增強(qiáng)材料的碳纖維和基體材料的樹脂組成了碳纖維復(fù)合材料。碳纖維用在汽車框架，座椅，機(jī)艙蓋，傳動(dòng)軸，后視鏡等車身上，汽車用碳纖維有幾大優(yōu)勢(shì)：

輕量化：目前很火的電動(dòng)汽車，由于受限于電池技術(shù)續(xù)航里程短成為制約其發(fā)展的瓶頸，就只能從車身結(jié)構(gòu)和材料替換上解決。碳纖維復(fù)合材料重量比鋼輕3/4,比鋁輕1/3，最直接的影響是續(xù)航里程長(zhǎng)，更加的節(jié)能。

舒適性：碳纖維的柔軟拉伸性能，對(duì)整車的噪音振動(dòng)控制有很好的提升，會(huì)大幅提升汽車的舒適性。

可靠性：碳纖維具有更高的疲勞強(qiáng)度，碰撞吸能性好，在減輕車輛重量的同時(shí)還能保住強(qiáng)度和安全性，降低了輕量化后帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。

提高壽命：汽車上一些配件要求耐腐蝕，要經(jīng)過(guò)高溫，低寒，煙霧的考驗(yàn)，普通金屬件不能保證不同環(huán)境下的使用壽命。碳纖維不存在腐蝕和生銹問題，就增強(qiáng)了汽車部件的使用壽命。

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碳纖維的制造過(guò)程：

拉絲：把原材料經(jīng)過(guò)加熱，它是增強(qiáng)材料：纏繞成型用的增強(qiáng)材料，主要是各種纖維紗：如無(wú)堿玻璃纖維紗，中堿玻璃纖維紗，碳纖維紗，高強(qiáng)玻璃纖維紗，芳綸纖維紗及表面氈等。樹脂基體，及各種填料。，擠壓形成凝膠形狀的絲條，塑料纖維是用數(shù)千條計(jì)的細(xì)絲組成。

穩(wěn)定：經(jīng)過(guò)400度加熱氧化，使熱塑性大分子轉(zhuǎn)換成耐熱性結(jié)構(gòu)。使其在高溫下不融不燃，保持纖維形狀，熱力處于穩(wěn)定狀態(tài)碳化：加溫1千-2千度將非碳原子驅(qū)離，隨著高溫氧化變成黑色，再經(jīng)過(guò)碳化爐碳原子結(jié)合在纖維上。

石墨化：平行的長(zhǎng)絲在經(jīng)過(guò)帶電腐蝕表面以便更好的吸收樹脂，用幾百根纖維組成纖維網(wǎng)，樹脂涂布與纖維網(wǎng)同時(shí)進(jìn)入機(jī)器內(nèi)加熱樹脂吸附在纖維網(wǎng)上，通過(guò)擠壓樹脂滲入到纖維網(wǎng)絲內(nèi)，冷卻后液態(tài)樹脂就成凝膠狀。

原理就如同把一張紙完全粘貼成一疊厚厚的紙堆，紙堆就會(huì)變得堅(jiān)固。

碳纖維復(fù)合材料作為一種高大上的材料，其應(yīng)用領(lǐng)域自然也是比較高端的，包括：航空航天、航海、軌道交通、風(fēng)電、公共基礎(chǔ)設(shè)施、醫(yī)療和工業(yè)設(shè)備、體育休閑產(chǎn)品，以及時(shí)尚生活用具等領(lǐng)域。以下選取了其中5個(gè)領(lǐng)域。

預(yù)計(jì)到2024年，航空航天行業(yè)的碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將占據(jù)190億美元的最大份額。軍事和商業(yè)航空領(lǐng)域的增長(zhǎng)將主要推動(dòng)該領(lǐng)域規(guī)模的增長(zhǎng)。商用飛機(jī)的高碳纖維需求可歸因于飛行承受能力的提高，這導(dǎo)致了全球航空客運(yùn)量的增長(zhǎng)。這種客運(yùn)量的增加將進(jìn)一步鞏固未來(lái)幾年該領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)。

2016年，汽車占據(jù)了20％以上的顯要份額和超過(guò)2.5萬(wàn)噸的需求。在汽車行業(yè)使用碳纖維復(fù)合材料主要?dú)w因于碳纖維復(fù)合材料基體材料的高效生產(chǎn)而降低了價(jià)格。由于價(jià)格下降，碳纖維復(fù)合材料也可以在未來(lái)幾年用于中級(jí)車?；旌蟿?dòng)力跑車在它們的i系列熱衷采用碳纖維復(fù)合材料。2015年大約賣出了2.4萬(wàn)輛i3和5500輛i8，進(jìn)一步為行業(yè)大幅增長(zhǎng)做出了貢獻(xiàn)。

到2021年，風(fēng)力渦輪機(jī)復(fù)合材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到121.7億美元，2016年至2021年的復(fù)合年增長(zhǎng)率為9.28％。

用于生產(chǎn)風(fēng)力渦輪機(jī)葉片的碳纖維的需求的增長(zhǎng)以及對(duì)可再生能源需求的增加正在推動(dòng)該市場(chǎng)的增長(zhǎng)。然而，與碳纖維和環(huán)氧樹脂等原材料的高成本以及復(fù)合材料的可回收性問題相關(guān)的問題是阻礙碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)增長(zhǎng)的因素。

碳纖維的高強(qiáng)度、高模量和輕質(zhì)特性使體育運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品達(dá)到了新的性能水平。高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、滑雪橇、滑雪板、曲棍球棒、釣魚竿、棒球棒和自行車的性能都通過(guò)碳纖維增強(qiáng)材料得以提高，并且進(jìn)一步增加體育器械的機(jī)會(huì)是無(wú)窮的。

在體育用品中使用碳纖維的原因不僅在于其輕質(zhì)和耐用的特性，而且在設(shè)計(jì)極其特定的應(yīng)用時(shí)也有很大的自由度。2016年該領(lǐng)域碳纖維復(fù)合材料需求量為1.5萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)到2022年將達(dá)到2.1萬(wàn)噸。

在美國(guó)，下肢截肢是截肢數(shù)量中最多的，這導(dǎo)致下肢義肢的碳纖維復(fù)合材料的使用量增加。與上肢義肢裝置相比，患者個(gè)人更關(guān)心下肢義肢裝置。 根據(jù)Amputee Collation的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，大約65％的截肢是下肢截肢的。義肢制造公司正在為下肢義肢提供更多的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品。?ssur、Ottobock、Hanger 公司、The Ohio Willow Wood 公司和Allard USA 公司是一些義肢制造公司，提供碳纖維復(fù)合材料的下肢義肢。因此，在北美，用于義肢的碳纖維復(fù)合材料的使用量也在增長(zhǎng)，從而促進(jìn)了市場(chǎng)收入的增加。

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