長(chang)切/短切/連續碳纖維增(zeng)強復合材料應用案例(li)

    碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)復合材(cai)料具體有短(duan)切、長切、連續(xu)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)增(zeng)強不(bu)同應用(yong)形式(shi)(shi)，隨著碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)復合材(cai)料的(de)優(you)勢性能(neng)被多個領域所重(zhong)視，新(xin)的(de)碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)復合材(cai)料產(chan)品(pin)應運而生，下(xia)文僅針(zhen)對(dui)航空(kong)、體育、醫(yi)療這三個領域分別介(jie)紹一下(xia)不(bu)同碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)增(zeng)強形式(shi)(shi)的(de)新(xin)應用(yong)案(an)例。

    長切碳纖維增強(qiang)復合材料儀器艙支架：

    儀器(qi)艙(cang)支架是(shi)航天飛行(xing)器(qi)箭體結(jie)構中用于搭載線纜、儀器(qi)的重要(yao)(yao)支撐零部件，既(ji)要(yao)(yao)承受飛行(xing)過程中較大的振動、沖擊載荷(he)等(deng)壓力，還要(yao)(yao)具備輕質、高強、減振等(deng)特(te)征。

    丁(ding)浩亮、李(li)星華等人的(de)《長(chang)切(qie)(qie)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)增(zeng)(zeng)強(qiang)尼龍儀器艙支(zhi)架研制(zhi)(zhi)》一文(wen)介紹了一種(zhong)采用6-25mm的(de)長(chang)切(qie)(qie)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)作為增(zeng)(zeng)強(qiang)體，以(yi)尼龍PA為基體，通過(guo)熔(rong)融(rong)浸漬(zi)等工藝形(xing)成碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)增(zeng)(zeng)強(qiang)復(fu)合(he)材料(liao)，并以(yi)之作為原材料(liao)制(zhi)(zhi)作儀器艙支(zhi)架的(de)方(fang)法。因為選用的(de)長(chang)切(qie)(qie)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)在制(zhi)(zhi)件(jian)(jian)中(zhong)的(de)殘余(yu)長(chang)度(du)(du)較(jiao)長(chang)、分散性(xing)(xing)良(liang)好；使制(zhi)(zhi)件(jian)(jian)具(ju)備(bei)較(jiao)高的(de)比(bi)(bi)強(qiang)度(du)(du)、比(bi)(bi)剛度(du)(du)和(he)優異(yi)的(de)抗沖(chong)擊性(xing)(xing)能和(he)耐疲(pi)勞(lao)性(xing)(xing)能。采用碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)復(fu)合(he)材料(liao)制(zhi)(zhi)成的(de)支(zhi)架實(shi)物外(wai)觀(guan)良(liang)好，具(ju)有高比(bi)(bi)強(qiang)度(du)(du)和(he)低收縮(suo)率，較(jiao)鋁合(he)金制(zhi)(zhi)件(jian)(jian)結構減(jian)重可(ke)達50%，可(ke)鑲(xiang)嵌鋁合(he)金裝配連接件(jian)(jian)。

    在震動試(shi)驗(yan)中，制件(jian)搭載了(le)重8千克的負載，經隨機(ji)振動歷程后制件(jian)無裂(lie)紋、斷裂(lie)等缺陷產生，在靜強度及整體裝配(pei)連接方面(mian)都能達(da)到(dao)實驗(yan)要求，能較好地滿足航天飛(fei)行器(qi)對儀器(qi)艙支架的應(ying)用需求。

  ;  短切碳纖維(wei)增強復合材料兵乓球桌(zhuo)：

    碳纖維復合材料碳纖維輥制成的兵乓球桌具有輕質、美觀、減震和耐磨等優勢，現階段國內外舉行的各大兵乓球賽事中都已經采用碳纖維復合材料兵乓球桌。

    趙曼曼的《乒(ping)乓(pang)球桌碳(tan)纖(xian)維復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)的力(li)學(xue)和(he)耐磨性(xing)(xing)能(neng)研究》一文提(ti)出(chu)，為了提(ti)升兵乓(pang)球桌中碳(tan)纖(xian)維復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)的力(li)學(xue)性(xing)(xing)能(neng)和(he)耐磨性(xing)(xing)能(neng)等，可以(yi)采(cai)用(yong)表面包覆處理的方法制備兵乓(pang)球桌用(yong)短切(qie)碳(tan)纖(xian)維增(zeng)強復(fu)合(he)材(cai)料(liao)(liao)。

    經過改(gai)性處(chu)理后的(de)(de)(de)(de)碳(tan)纖維(wei)增強(qiang)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)拉伸強(qiang)度(du)高(gao)于(yu)純PEEK材(cai)(cai)(cai)料(liao)，其表(biao)面磨損程度(du)相對較輕，除較淺的(de)(de)(de)(de)犁溝外(wai)，沒有發生(sheng)局部剝落或者微裂紋(wen)現(xian)象。而且，又因為短切碳(tan)纖維(wei)的(de)(de)(de)(de)加(jia)入(ru)會在復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)中起到支撐骨架作用(yong)，從而減小PEEK基體承受的(de)(de)(de)(de)外(wai)加(jia)載(zai)(zai)荷，有效(xiao)增加(jia)了復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)(cai)(cai)料(liao)抵抗外(wai)加(jia)載(zai)(zai)荷的(de)(de)(de)(de)能力(li)。

    連續(xu)碳(tan)纖維增強復合材(cai)料骨外科醫療支架(jia)：

    目(mu)前，國內(nei)在(zai)熱塑性(xing)樹脂基體中使(shi)用連(lian)續(xu)碳(tan)纖維(wei)增(zeng)強方(fang)式的案例(li)還為數(shu)不多，不過近傳出新(xin)(xin)的消息，無(wu)錫智上新(xin)(xin)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)科技有限公司(si)根據客戶的定(ding)制(zhi)要(yao)求，采用連(lian)續(xu)碳(tan)纖維(wei)增(zeng)強PEEK復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)成功(gong)制(zhi)作(zuo)出了骨(gu)外固定(ding)器零(ling)部件。對制(zhi)品(pin)進行(xing)檢測，發(fa)現(xian)連(lian)續(xu)碳(tan)纖維(wei)與(yu)PEEK樹脂結合使(shi)用后，其機械性(xing)能明(ming)顯增(zeng)加(jia)，材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)的磨(mo)損率(lv)和摩擦系(xi)數(shu)也大幅度(du)降低。這種復(fu)合材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)保持了碳(tan)纖維(wei)材(cai)(cai)(cai)料(liao)(liao)優越(yue)的X射線穿(chuan)透能力，便(bian)于臨床醫(yi)生對骨(gu)折斷端進行(xing)修復(fu)或固定(ding)手術操作(zuo)，以及后期的骨(gu)折愈合情況檢查。

    一般說(shuo)來，醫療(liao)器械的(de)(de)(de)蒸汽消(xiao)(xiao)毒過程會引發纖(xian)維與(yu)樹脂(zhi)基體(ti)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，并可通過擴散進(jin)入(ru)復合(he)體(ti)系的(de)(de)(de)界(jie)面，引起界(jie)面脫(tuo)粘(zhan)，導致材料(liao)的(de)(de)(de)力(li)學(xue)性(xing)(xing)能下降(jiang)，但(dan)是無錫(xi)智上新(xin)材通過創新(xin)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)工藝處理，保證(zheng)了連續碳纖(xian)維增強的(de)(de)(de)PEEK復合(he)材料(liao)在(zai)(zai)經過15-20分鐘的(de)(de)(de)常(chang)規蒸汽滅菌(jun)消(xiao)(xiao)毒后，力(li)學(xue)性(xing)(xing)能幾乎沒(mei)有(you)變(bian)化(hua)，并在(zai)(zai)高達數萬次的(de)(de)(de)70％以上為載(zai)荷(he)的(de)(de)(de)彎曲(qu)疲勞后，彎曲(qu)模(mo)量也沒(mei)有(you)顯著變(bian)化(hua)，纖(xian)維與(yu)基體(ti)的(de)(de)(de)結合(he)仍(reng)然很好(hao)，更好(hao)地滿足骨外固定材料(liao)在(zai)(zai)使用期(qi)間承(cheng)受高頻次高溫(wen)消(xiao)(xiao)毒和(he)循環彎曲(qu)應力(li)的(de)(de)(de)需求。