Υπερλεπτό προ-εμποτισμένο υλικό από ίνες άνθρακα A-9

Εξαιρετικά λεπτό προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα: μια καινοτόμος λύση στον τομέα των ελαφρών σύνθετων υλικών

Σε τομείς όπως η αεροδιαστημική, το υψηλού επιπέδου εξοπλισμός και τα οχήματα νέας ενέργειας που απαιτούν αυστηρές επιδόσεις υλικών, η ελαφρύτητα και η υψηλή αντοχή έχουν πάντα αποτελέσει τον βασικό στόχο. Ως καινοτόμο προϊόν στον τομέα των σύνθετων υλικών, το εξαιρετικά λεπτό προεμποτισμένο υλικό άνθρακα (prepreg) διαθέτει το βασικό πλεονέκτημα της «ακραίας ελαφρύτητας και λεπτότητας», διασπώντας τους περιορισμούς του παραδοσιακού prepreg όσον αφορά το βάρος, το πάχος και τις επιδόσεις, και προσφέροντας νέες δυνατότητες για την παραγωγή υψηλής ακριβείας δομικών εξαρτημάτων. Συγκεκριμένα, προϊόντα όπως το prepreg άνθρακα 10 γραμμαρίων και το prepreg άνθρακα 15 γραμμαρίων, σε συνδυασμό με τα δομικά χαρακτηριστικά του μονόδρομου prepreg άνθρακα και το πλεονέκτημα της υψηλής αντοχής του 24T μονόδρομου prepreg άνθρακα, έχουν γίνει το επίκεντρο της αγοράς ελαφρών υλικών

Βασικό πλεονέκτημα: Αναπροσδιορισμός των ορίων επιδόσεων του προεμποτισμένου υλικού άνθρακα (prepreg)

1. Απόλυτα ελαφριά και υπερλεπτά χαρακτηριστικά, που ξεπερνούν τους περιορισμούς των παραδοσιακών υλικών

Το υπερλεπτό προ-εμποτισμένο ανθρακονήματος διακρίνεται από το «χαμηλό βάρος ινών ανά μονάδα επιφάνειας» ως το βασικό του χαρακτηριστικό. Προς το παρόν, μπορεί να επιτευχθεί ελάχιστο βάρος ινών ανά τετραγωνικό μέτρο 10 γραμμάρια. Με περιεκτικότητα ρητίνης 50%, το συνολικό βάρος του προ-εμποτισμένου είναι μόλις 20 γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο, πολύ χαμηλότερο από το επίπεδο βάρους του συνηθισμένου προ-εμποτισμένου ανθρακονήματος. Ως προς το πάχος, λόγω της χαμηλής επιφανειακής πυκνότητας των ινών και της βελτιστοποιημένης διαδικασίας διείσδυσης ρητίνης, το πάχος του προϊόντος μειώνεται κατά περισσότερο από 30% σε σύγκριση με το συνηθισμένο προ-εμποτισμένο, καθιστώντας εύκολη την προσαρμογή σε σενάρια με αυστηρές απαιτήσεις ως προς το μέγεθος του χώρου, όπως σε εξαρτήματα λεπτοτοιχωτών δομών και περιβλήματα ακριβών ηλεκτρονικών εξαρτημάτων.

Παίρνοντας ως παραδείγματα 10 γραμμάρια προεμπρέσσιμου ανθρακονήματος και 15 γραμμάρια προεμπρέσσιμου ανθρακονήματος, και τα δύο διατηρούν τα υπερλεπτά χαρακτηριστικά τους: το μοντέλο των 10 γραμμαρίων επικεντρώνεται στο "απόλυτο ελαφρύ βάρος" και είναι κατάλληλο για εξαρτήματα εσωτερικού αεροδιαστημικών ευαίσθητα ως προς το βάρος, αμερόνητα οχήματα (drones), κ.λπ.· Το μοντέλο των 15g εξισορροπεί τη δομική σταθερότητα με το ελαφρύ σχεδιασμό και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για καλύμματα συσσωρευτών οχημάτων νέας ενέργειας, πλαίσια εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας για αθλητικές δραστηριότητες, κ.λπ., καλύπτοντας τις ανάγκες χρήσης "ελαφρύ αλλά όχι αδύναμο" σε διαφορετικά σενάρια. Ταυτόχρονα, το προϊόν ακολουθεί αυστηρά το πρότυπο πυκνότητας υπερλεπτού προεμπρέσσιμου ανθρακονήματος όχι λιγότερο από 5%, διασφαλίζοντας ομοιόμορφη κατανομή ινών και ρητίνης και ταυτόχρονα ελαφρύ βάρος, αποφεύγοντας τις διακυμάνσεις απόδοσης που προκαλούνται από ανεπαρκή πυκνότητα.

2. Ενίσχυση μονόδρομης δομής, επίτευξη άλματος απόδοσης με αντοχή επιπέδου 24T

Ως βασικό προϊόν της οικογένειας μονόπλευρων υφασμάτων άνθρακα σε ρητίνη, αυτό το εξαιρετικά λεπτό υλικό χρησιμοποιεί σχεδιασμό διάταξης ινών με μονόπλευρη κατεύθυνση, με συνέπεια κατεύθυνσης ινών άνω του 99%, γεγονός που επιτρέπει τη μεγιστοποίηση των αξονικών μηχανικών ιδιοτήτων των ινών άνθρακα. Συγκεκριμένα, το 24T μονόπλευρο υφάσμα άνθρακα σε ρητίνη εκμεταλλεύεται πλήρως το πλεονέκτημα αντοχής — το 24T αντιπροσωπεύει την κλίμακα εφελκυστικής αντοχής της ίνας άνθρακα. Αυτό το μοντέλο επιδεικνύει εξαιρετική απόδοση σε βασικά μηχανικά τεστ, μέσω της βελτιστοποίησης της τεχνολογίας ύφανσης των ινών και της φόρμουλας της ρητίνης: σε σύγκριση με τα συνηθισμένα μονόπλευρα υφάσματα άνθρακα σε ρητίνη, η εφελκυστική αντοχή στις 0° αυξάνεται κατά 50% και το εφελκυστικό μέτρο στις 0° αυξάνεται κατά 16%.

Αυτή η επίδοση αποτελεί μια τεχνολογική διάσπαση, που σημαίνει ότι τα εξαρτήματα κατασκευασμένα με ρητίνη 24T μονόδρομης άνθρακα υπό τον ίδιο δομικό σχεδιασμό μπορούν να αντέξουν μεγαλύτερη αξονική εφελκυστική τάση και φορτίο, μειώνοντας ταυτόχρονα τη χρήση υλικού· επιπλέον, μοντέλα χαμηλής πυκνότητας όπως 10 γραμμάρια και 15 γραμμάρια μπορούν να επιτύχουν διάσπαση στις διπλές απαιτήσεις «υψηλής αντοχής + ελαφρύτητας». Για παράδειγμα, στον αεροδιαστημικό τομέα, οι βάσεις δορυφόρων κατασκευασμένες με αυτά τα υλικά μπορούν να μειώσουν το δικό τους βάρος κατά 15% -20%, διασφαλίζοντας τη δομική σταθερότητα κατά τη διάρκεια της τροχιακής λειτουργίας και μειώνοντας το κόστος εκτόξευσης.

3. Σημαντική αντοχή στη ρωγμάτωση και παρατεταμένη διάρκεια ζωής των σύνθετων υλικών

Η λεπταίνωση είναι ένα ακόμη βασικό χαρακτηριστικό αυτού του εξαιρετικά λεπτού προ-εμποτισμένου υλικού από άνθρακα, το οποίο οδηγεί απευθείας σε άλμα στην αντοχή σε ρωγμές των σύνθετων υλικών. Τα παραδοσιακά συνηθισμένα προ-εμποτισμένα υλικά, λόγω του μεγάλου πάχους τους, είναι επιρρεπή σε εσωτερικές μικρορωγμές που προκαλούνται από συρρίκνωση της ρητίνης και συγκέντρωση τάσεων κατά τη διαδικασία διαμόρφωσης. Μόλις εμφανιστούν ρωγμές, εξαπλώνονται εύκολα γρήγορα στο υλικό παχιάς στοιβάδας, επηρεάζοντας τελικά τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος· το εξαιρετικά λεπτό προ-εμποτισμένο υλικό έχει σχεδιαστεί με λεπτή στοιβάδα για να ελέγχει το πάχος του υλικού σε επίπεδο μικρομέτρων, με αποτέλεσμα ένα σφιχτότερο διασυνδετικό σημείο μεταξύ ινών και ρητίνης και μια πιο ομοιόμορφη κατανομή τάσεων.

Πραγματικές δοκιμές έχουν δείξει ότι το σύνθετο υλικό που παρασκευάζεται με αυτό το εξαιρετικά λεπτό προ-εμποτισμένο υλικό παρουσιάζει βελτίωση άνω του 40% στην αντίσταση έναρξης ρωγμών σε σύγκριση με συνηθισμένα προ-εμποτισμένα σύνθετα υλικά, και διαθέτει ακόμη σημαντικότερο πλεονέκτημα στην καταπολέμηση της διάδοσης ρωγμών. Όταν το υλικό υπόκειται σε εξωτερική επίδραση και δημιουργούνται μικρές ρωγμές, η εξαιρετικά λεπτή δομή στρώματος μπορεί αποτελεσματικά να εμποδίσει την περαιτέρω βαθιά διείσδυση της ρωγμής. Ταυτόχρονα, η συνεργική επίδραση της ρητίνης και των ινών μπορεί να απορροφήσει μέρος της ενέργειας της κρούσης, αποτρέποντας την περαιτέρω επέκταση της ρωγμής. Αυτό το πλεονέκτημα το καθιστά ιδιαίτερα πολύτιμο για εξαρτήματα όπως πτερύγια ανεμογεννητριών και δοχεία αποθήκευσης υψηλής πίεσης αερίου, τα οποία μπορούν να αντέξουν δυναμικά φορτία για μεγάλο χρονικό διάστημα, επεκτείνοντας σημαντικά τους κύκλους συντήρησης και τη διάρκεια ζωής των προϊόντων.

4. Υψηλή ευελιξία σχεδιασμού και χαμηλή επαναλαμβανότητα για να καλύπτονται οι προσαρμοσμένες ανάγκες

Σε σύγκριση με τους περιορισμούς της τυποποιημένης παραγωγής και των περιορισμένων σεναρίων προσαρμογής των συνηθισμένων προ-εμποτισμένων υλικών, αυτό το εξαιρετικά λεπτό προ-εμποτισμένο υλικό από άνθρακα έχει ισχυρότερες δυνατότητες σχεδίασης. Αφενός, το προϊόν καλύπτει διαφορετικές προδιαγραφές βάρους ίνας ανά μονάδα επιφάνειας, όπως 10 γραμμάρια και 15 γραμμάρια, και συνδυάζεται με μονόδρομες ίνες άνθρακα διαφορετικών επιπέδων αντοχής, όπως 24T. Το περιεχόμενο ρητίνης (με βασική τιμή 50% που μπορεί να προσαρμοστεί εντός ±5%) και η κατεύθυνση της ίνας (υποστηρίζοντας μονόδρομη, δίδρομη και άλλες διατάξεις) μπορούν να ρυθμιστούν σύμφωνα με τις ανάγκες του πελάτη, προσαρμοζόμενα σε διαφορετικές ανάγκες παραγωγής, από ακριβή ηλεκτρονικά εξαρτήματα μέχρι μεγάλα δομικά στοιχεία· αφετέρου, το προϊόν ακολουθεί αυστηρά το πρότυπο «η ομοιότητα προϊόντων υπό την ίδια κατηγορία δεν πρέπει να υπερβαίνει το 70%». Μέσω διαφοροποιημένων παραμέτρων διεργασίας και σχεδιασμού τύπων, αποφεύγεται ο ομοιογενής ανταγωνισμός με παρόμοια προϊόντα και παρέχονται στους πελάτες πιο μοναδικές λύσεις υλικών.

Για παράδειγμα, στον τομέα του υψηλής ποιότητας ιατρικού εξοπλισμού, οι πελάτες χρειάζονται προσαρμοσμένα ελαφριά, υψηλής αντοχής και βιοσυμβατά δομικά εξαρτήματα για βραχίονες χειρουργικών ρομπότ. Αυτό το εξαιρετικά λεπτό προ-εμποτισμένο υλικό άνθρακα μπορεί να παρέχει ένα μονόδρομο μοντέλο με επιφανειακή πυκνότητα 15 γραμμάρια/τετραγωνικό μέτρο και αντοχή 24T, σε συνδυασμό με ρητίνη ιατρικής ποιότητας, για να καλύψει τις προσαρμοσμένες ανάγκες των «ελαφριών, επαρκούς δυσκαμψίας και χωρίς αποβολή επιβλαβών ουσιών»· Στον τομέα των οχημάτων νέας ενέργειας, ως απάντηση στη ζήτηση ελαφρύνσης των συσσωρευτών, μοντέλα εξαιρετικά λεπτά βάρους 10 γραμμάρια ανά τετραγωνικό μέτρο μπορούν να συνδυαστούν με μεταλλικά υποστρώματα για μείωση του βάρους των συσσωρευτών, βελτιώνοντας ταυτόχρονα την αντοχή τους σε κρούσεις μέσω αντίστασης στο ράγισμα, διασφαλίζοντας έτσι την ασφάλεια κατά την οδήγηση.

5. Ισχυρή προσαρμοστικότητα διεργασίας και συμβατότητα με τις κυρίαρχες τεχνολογίες διαμόρφωσης σύνθετων υλικών

Παρά τα σημαντικά πλεονεκτήματά του στην απόδοση, αυτό το εξαιρετικά λεπτό υλικό προεμπρέγνισης από άνθρακα διατηρεί εξαιρετική προσαρμοστικότητα στη διαδικασία και είναι συμβατό με κυρίαρχες διαδικασίες παραγωγής σύνθετων υλικών, όπως η θερμή ενσωμάτωση με έλαση, η ενσωμάτωση με συμπίεση και η αυτόματη τοποθέτηση σύρματος, χωρίς να απαιτείται από τους πελάτες να τροποποιήσουν τον παραγωγικό εξοπλισμό. Κατά τη διαδικασία ενσωμάτωσης με θερμή έλαση, η εξαιρετικά λεπτή δομή στρώματος μπορεί να επιταχύνει τη ροή της ρητίνης και την εξάτμιση, να μειώσει τις υπόλοιπες φυσαλίδες και να βελτιώσει την ποιότητα της ενσωμάτωσης των σύνθετων υλικών· στη διαδικασία αυτόματης τοποθέτησης ταινίας, η χαμηλή επιφανειακή πυκνότητα καθιστά ευκολότερη την πρόσφυση του προεμπρέγνισης σε πολύπλοκες καμπύλες επιφάνειες, μειώνοντας τον κίνδυνο δημιουργίας ρυτίδων στα στρώματα, γεγονός που το καθιστά ιδιαίτερα κατάλληλο για την αυτοματοποιημένη παραγωγή πολύπλοκων δομικών εξαρτημάτων στην αεροδιαστημική βιομηχανία.

Παράλληλα, έχει βελτιωθεί και η αποθήκευση και η χρησιμότητα του προϊόντος — με τη χρήση συσκευασίας κενού, μπορεί να αποθηκευτεί για περισσότερο από 6 μήνες σε περιβάλλον -18 ℃, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί χωρίς επαναθέρμανση για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά την αφαίρεση, μειώνοντας τον χρόνο αναμονής παραγωγής· Σε σύγκριση με το συνηθισμένο προ-εμποτισμένο υλικό (prepreg), οι ίνες του είναι λιγότερο ευάλωτες σε φρύδωμα και αποφλοίωση κατά τη διαδικασία κοπής, γεγονός που μπορεί να μειώσει τους ρυθμούς απορριμμάτων και να ελέγξει περαιτέρω το κόστος παραγωγής.