碳纖維已經(jīng)在諸多方面有所應(yīng)用,并且因優(yōu)異的性能受到人們的青睞。汽車(chē)工業(yè)也將目光聚焦在了碳纖維上,為愛(ài)車(chē)減肥,這也許將成為一種趨勢(shì)。
諸如金屬合金、復(fù)合材料等通常被稱(chēng)為輕型材料,常用于汽車(chē)、飛機(jī)、風(fēng)車(chē)等工業(yè)中的減重,并且既能不影響部件的強(qiáng)度和效率,也不可影響終端使用系統(tǒng)的最終結(jié)構(gòu)。
輕型材料的效率取決于所使用的合金混合體或復(fù)合材料。它們有著多種等級(jí)和類(lèi)型,期使用則取決于應(yīng)用要求和行業(yè)終端的需求。與傳統(tǒng)材料相比,輕型材料具有高強(qiáng)度重量比、特殊的耐腐蝕性能和與更靈活的設(shè)計(jì)性。輕型材料是由最小重量的,諸如輕型鋼、鎂、鋁和鈦等高滲透性材料組成的。這些金屬合金是具有低密度、高強(qiáng)度重量比和高耐腐蝕性的有色金屬。他們適用于成型、制造和焊接加工等。
2014年,世界汽車(chē)生產(chǎn)量約為 68539516 輛,而在2015年增長(zhǎng)了1.1%,達(dá)到69293451輛。因此,節(jié)能的輕型汽車(chē)需求的增長(zhǎng)預(yù)計(jì)將刺激世界輕型材料市場(chǎng)。
碳纖維在汽車(chē)工業(yè)中的使用,為世界汽車(chē)總重量減重高達(dá)20%。2016年4月, ExxonMobil推出了Exceed XP,這種聚合物在建筑襯層和汽車(chē)內(nèi)飾等方面性能優(yōu)異。然而,碳纖維的初始成本高于其他聚合物,因此大范圍使用碳纖維仍是個(gè)挑戰(zhàn)。此外,汽車(chē)的內(nèi)部需要更多碳纖維,這會(huì)導(dǎo)致每輛汽車(chē)的成本變高。
由于汽車(chē)制造業(yè)需求的增長(zhǎng)以及研發(fā)和創(chuàng)新需求的增長(zhǎng),碳纖維和鋼鐵的產(chǎn)量經(jīng)歷幾年快速增長(zhǎng)期。目前,由于質(zhì)輕和高強(qiáng)的優(yōu)異性能,大多數(shù)汽車(chē)制造商更喜歡碳纖維和復(fù)合材料。其中碳纖維由聚丙烯腈制成。
碳纖維的制備過(guò)程是可以分為機(jī)械部分化學(xué)部分,在這一過(guò)程中使用了大量的液體和氣體。碳纖維是對(duì)聚丙烯腈加熱碳化而得,僅剩下緊緊相連的碳原子鏈,即碳纖維。
碳纖維具有高剛度、低重量、高抗拉強(qiáng)度、低熱膨脹和高耐熱的性能,因此,他們經(jīng)常被用于制作汽車(chē)、飛機(jī)、民用工程、賽車(chē)和體育用品等。然而,推廣碳纖維的應(yīng)用依然面臨很多挑戰(zhàn)。如材料的生產(chǎn)成本,養(yǎng)護(hù)、維修和回收的高成本等,都將會(huì)影響材料的大范圍使用。
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