Préimprégné en fibre de carbone ultra-fin A-9

Préimprégné ultra-fin en fibre de carbone : une solution innovante dans le domaine des matériaux composites légers

Dans des domaines tels que l'aérospatiale, les équipements haut de gamme et les véhicules à énergie nouvelle, où les performances des matériaux sont strictement exigées, la légèreté et la haute résistance ont toujours été les objectifs principaux. En tant que produit innovant dans le domaine des matériaux composites, le préimprégné en fibre de carbone ultra-fin présente l'avantage principal d'une « extrême légèreté et minceur », dépassant les limites traditionnelles des préimprégnés en termes de poids, d'épaisseur et de performance, et offrant de nouvelles possibilités pour la fabrication de composants structurels de haute précision. Parmi ceux-ci, les produits représentés par le préimprégné en fibre de carbone de 10 grammes et le préimprégné en fibre de carbone de 15 grammes, combinés aux caractéristiques structurelles du préimprégné unidirectionnel en fibre de carbone et à l'avantage de haute résistance du préimprégné unidirectionnel 24T en fibre de carbone, sont devenus le centre d'intérêt actuel sur le marché des matériaux légers

Avantage principal : redéfinir la limite de performance du préimprégné en fibre de carbone

1. Caractéristiques ultimes de légèreté et d'ultra-finesse, dépassant les limites des matériaux traditionnels

Le préimprégné en fibre de carbone ultra-fin se distingue par son « faible poids de fibre par unité de surface », élément clé de sa performance. Actuellement, il peut atteindre un poids de fibre minimal par mètre carré de 10 grammes. Avec une teneur en résine de 50 %, le poids total du préimprégné n'est que de 20 grammes par mètre carré, bien inférieur au niveau de poids des préimprégnés en fibre de carbone ordinaires. En ce qui concerne l'épaisseur, grâce à une faible densité surfacique de fibre et à un procédé d'imprégnation optimisé, l'épaisseur du produit est réduite de plus de 30 % par rapport à celle d'un préimprégné ordinaire, facilitant ainsi son adaptation à des applications aux contraintes strictes de dimensions, telles que les composants structurels à parois minces ou les boîtiers de composants électroniques de précision.

Prenant 10 grammes de préimprégné en fibre de carbone et 15 grammes de préimprégné en fibre de carbone comme exemples, les deux conservent leurs caractéristiques ultra-minces : le modèle 10 grammes mise sur « l'allégement ultime » et convient aux pièces intérieures aérospatiales sensibles au poids, aux coques de drones, etc. ; le modèle 15 g équilibre stabilité structurelle et conception légère, et peut être utilisé pour des couvercles de blocs-batteries de véhicules électriques, des cadres d'équipements sportifs haut de gamme, etc., répondant ainsi aux besoins d'une utilisation « légère mais robuste » dans différents scénarios. Par ailleurs, le produit respecte strictement la norme de densité minimale de 5 % pour les préimprégnés en fibre de carbone ultra-minces, garantissant une répartition uniforme des fibres et de la résine tout en restant léger, évitant ainsi les fluctuations de performance dues à une densité insuffisante.

2. Structure unidirectionnelle permettant une montée en performance avec une résistance de niveau 24T

En tant que produit phare de la famille des préimprégnés en fibre de carbone unidirectionnelle, ce préimprégné ultra-fin adopte une conception en arrangement de fibres unidirectionnelles, avec une cohérence de direction des fibres supérieure à 99 %, permettant de maximiser les propriétés mécaniques axiales des fibres de carbone. Le modèle 24T en préimprégné de fibre de carbone unidirectionnelle exploite pleinement son avantage de résistance — le 24T représentant le niveau de résistance à la traction de la fibre de carbone. Ce modèle démontre des performances excellentes lors des essais mécaniques de base grâce à l'optimisation de la technologie de tissage des fibres et de la formule de résine : par rapport à un préimprégné classique en fibre de carbone unidirectionnelle, sa résistance à la traction à 0 ° augmente de 50 % et son module d'élasticité à 0 ° augmente de 16 %.

Cette percée en matière de performance signifie que les composants fabriqués à l'aide de préimprégnés en fibre de carbone unidirectionnelle 24T selon la même conception structurelle peuvent supporter une traction axiale et une charge plus élevées tout en réduisant l'utilisation de matériaux ; et les modèles à faible densité tels que 10 grammes et 15 grammes peuvent répondre aux exigences doubles de « haute résistance + légèreté ». Par exemple, dans le domaine aérospatial, les supports de satellites réalisés avec ces matériaux peuvent réduire leur propre poids de 15 % à 20 %, tout en assurant la stabilité structurelle pendant le fonctionnement en orbite et en diminuant les coûts de lancement.

3. Résistance significative aux fissures et durée de vie prolongée des matériaux composites

L'amincissement est une autre caractéristique fondamentale de ce préimprégné en fibre de carbone ultra-fin, qui conduit directement à une amélioration notable de la résistance à la fissuration des matériaux composites. Le préimprégné ordinaire traditionnel, en raison de son épaisseur importante, est sujet à des microfissures internes causées par le retrait de la résine et la concentration de contraintes durant le processus de moulage. Une fois les fissures apparues, elles peuvent se propager rapidement dans le matériau à couches épaisses, affectant ainsi la durée de vie du composant. Le préimprégné ultra-fin est conçu avec une couche mince permettant de contrôler l'épaisseur du matériau au niveau du micromètre, ce qui assure une interface plus étroite entre les fibres et la résine, ainsi qu'une répartition des contraintes plus uniforme.

Des tests réels ont montré que le matériau composite préparé à l'aide de ce préimprégné ultra-fin présente une amélioration de plus de 40 % en résistance à l'initiation de fissures par rapport aux matériaux composites préimprégnés ordinaires, et offre un avantage de performance encore plus marqué dans la suppression de la propagation des fissures. Lorsque le matériau subit un impact extérieur et génère de petites fissures, la structure en couches ultra-minces peut efficacement bloquer la progression en profondeur de la fissure. En même temps, l'effet synergique de la résine et des fibres permet d'absorber une partie de l'énergie d'impact, évitant ainsi une extension supplémentaire de la fissure. Cet avantage le rend particulièrement précieux pour des composants tels que les pales d'éoliennes et les réservoirs de stockage de gaz sous haute pression, qui doivent supporter longtemps des charges dynamiques, allongeant considérablement les cycles de maintenance et la durée de vie des produits.

4. Grande flexibilité de conception et faible répétabilité pour répondre aux besoins personnalisés

Par rapport aux limitations de la production standardisée et des scénarios d'adaptation restreints des préimprégnés ordinaires, ce préimprégné en fibre de carbone ultra-fin offre des capacités de conception supérieures. D'une part, le produit couvre différentes spécifications de poids de fibre par unité de surface, telles que 10 grammes et 15 grammes, et s'associe à des fibres de carbone unidirectionnelles de différents niveaux de résistance, comme 24T. La teneur en résine (valeur de référence de 50 %, personnalisable dans une plage de ± 5 %) et l'orientation des fibres (prise en charge des dispositions unidirectionnelles, bidirectionnelles et autres) peuvent être ajustées selon les besoins du client, s'adaptant ainsi à des exigences de fabrication variées, allant des composants électroniques de précision aux grandes pièces structurelles ; d'autre part, le produit respecte strictement la norme selon laquelle « la similarité entre produits relevant de la même catégorie ne doit pas dépasser 70 % ». Grâce à des paramètres de procédé et une conception de formule différenciés, il évite la concurrence homogène avec des produits similaires et propose aux clients des solutions matériaux plus uniques.

Par exemple, dans le domaine des équipements médicaux haut de gamme, les clients doivent personnaliser des composants structurels légers, à haute résistance et biocompatibles pour les bras de robots chirurgicaux. Ce préimprégné en fibre de carbone ultra-fin peut fournir un modèle unidirectionnel avec une masse surfacique de 15 grammes/mètre carré et une résistance de 24T, associé à une résine de qualité médicale, afin de répondre aux besoins de personnalisation en matière de « légèreté, rigidité suffisante et absence de libération de substances nocives » ; Dans le domaine des véhicules électriques, face à la demande de batteries allégées, des modèles ultra-fins pesant 10 grammes par mètre carré peuvent être associés à des substrats métalliques afin de réduire le poids des blocs-batteries tout en améliorant leur résistance aux chocs grâce à une meilleure résistance à la fissuration, garantissant ainsi la sécurité en conduite.

5. Grande adaptabilité au processus et compatibilité avec les technologies de mise en forme des matériaux composites courantes

Malgré ses avantages significatifs en termes de performance, ce préimprégné ultra-fin en fibre de carbone conserve une excellente adaptabilité aux procédés et est compatible avec les méthodes courantes de fabrication des matériaux composites telles que le moulage par presse chaude, le moulage par compression et le moulage par dépôt automatique de filaments, sans que les clients n'aient à modifier leurs équipements de production. Lors du processus de moulage par presse chaude, la structure en couche ultra-fine permet d'accélérer l'écoulement de la résine et l'évacuation des gaz, de réduire les bulles résiduelles et d'améliorer la qualité du moulage des matériaux composites ; dans le processus de dépôt automatique de bandes, la faible densité surfacique facilite l'adhérence du préimprégné sur des surfaces complexes et courbes, réduit le risque de plissements entre couches, ce qui le rend particulièrement adapté à la production automatisée de composants structurels complexes dans l'industrie aérospatiale.

Dans le même temps, le stockage et l'aptitude à l'usage du produit ont également été optimisés : grâce à un emballage sous vide, il peut être conservé plus de 6 mois dans un environnement à -18 ℃, et peut être utilisé sans longue réchauffe après retrait, réduisant ainsi le temps d'attente en production ; comparé aux préimprégnés ordinaires, ses fibres sont moins sujettes à l'éffilochage et à la délamination lors du processus de découpe, ce qui permet de réduire les taux de rebut et de mieux maîtriser les coûts de production.