什么是CFRP？

CFRP是將碳纖維與環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等塑料混合增強(qiáng)的塑料復(fù)合材料。

也稱為碳纖維增強(qiáng)塑料。復(fù)合材料是兩種不同的物質(zhì)以無法使用工具等機(jī)械分解的狀態(tài)結(jié)合在一起的材料，并且兩種不同的物質(zhì)彼此發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并且不會轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌奈镔|(zhì)。

CFRP是一種用于最新飛機(jī)機(jī)身和汽車車身的復(fù)合材料，結(jié)合了碳纖維和塑料的最佳特性。碳纖維是由碳原子彼此牢固結(jié)合而成的纖維，在纖維網(wǎng)排列方向上具有拉伸強(qiáng)度。塑料的優(yōu)點(diǎn)是比重比金屬低，更容易成型。

CFRP結(jié)合了碳纖維和塑料兩者的優(yōu)點(diǎn)，易于成型、質(zhì)輕、耐用，其用途范圍正在不斷擴(kuò)大。

另一方面，有人指出CFRP由兩種材料制成，因此很難回收，因此我們正在開發(fā)從回收的CFRP中分離碳纖維和塑料并對其進(jìn)行再利用的技術(shù)。

碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用

CFRP 可用于生產(chǎn)比金屬更輕、更堅(jiān)固的產(chǎn)品和零件。利用這一特性，我們將其用途擴(kuò)大到替代我們周圍的金屬產(chǎn)品。

早期，它被用于釣魚竿、網(wǎng)球拍框架和高爾夫球桿桿身。在車輛中使用CFRP可以減輕重量，這不僅可以降低燃料消耗，還可以降低運(yùn)營成本和環(huán)境影響。

CFRP已開始應(yīng)用于飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼等部件，其應(yīng)用范圍也逐漸擴(kuò)大。波音787飛機(jī)的大部分機(jī)翼和機(jī)身均采用CFRP覆蓋，按重量計(jì)算，CFRP占整架飛機(jī)的50%以上。

在汽車中，它們被用于車身部件，例如引擎蓋和后艙蓋，也被用于傳動軸，有助于減輕整體重量。特別是 F1 比賽的車身，其重量與速度直接相關(guān)，現(xiàn)在由 CFRP 制成。

此外，CFRP 越來越多地應(yīng)用于航天和建筑行業(yè)。

碳纖維布原理

CFRP是碳纖維和塑料的復(fù)合材料。碳纖維是將丙烯酸纖維加熱至高溫，消除除碳（C）以外的物質(zhì)，使碳原子緊密結(jié)合在一起而制成的纖維。具體制造方法有PAN法、碳化物法、雷諾法等。

PAN法是通過將聚丙烯腈(PAN)在高溫下碳化來生產(chǎn)碳纖維的方法。碳化物法是通過有機(jī)物在高溫下碳化來生產(chǎn)碳纖維。雷諾法以甲醇、乙醇等醇為原料，利用金屬催化劑還原水蒸氣來制造。

生產(chǎn)的碳纖維可以是單絲、短纖維、機(jī)織布或無紡布的形式。單纖維是直徑10μm以下的細(xì)纖維，具有較高的強(qiáng)度和剛性。單纖維一般成束使用。短纖維是長度為幾毫米的纖維，與單纖維相比更容易處理并且具有更好的成型性。機(jī)織物是由單纖維和短纖維混合而成的織物，具有扁平形狀。用于提高強(qiáng)度和剛度。無紡布是單纖維或短切纖維隨機(jī)排列而成的織物，不具有扁平形狀。無紡布具有優(yōu)良的成型性，可制成形狀復(fù)雜的零件。

如何選擇碳纖維布

當(dāng)CFRP詳細(xì)分類時(shí)，已開發(fā)出具有多種特性的產(chǎn)品，并且將它們加工成任意形狀的制造方法也存在差異。在產(chǎn)品中使用CFRP時(shí)，需要選擇加工承包商并選擇與產(chǎn)品所需的質(zhì)量和規(guī)格密切匹配的材料。不言而喻，我們追求的是輕量化，但我們還需要考慮耐熱性、耐用性和易于加工性。

此外，CFRP具有多層結(jié)構(gòu)，即使內(nèi)部發(fā)生損壞也很難被檢測到，并且很難對損壞的部件進(jìn)行部分修復(fù)，因此當(dāng)發(fā)生損壞時(shí)，必須更換每個(gè)部件。此外，重要的是要意識到 CFRP 也有缺點(diǎn)，例如它是一種難以回收或處置的材料。