Prepreg serat karbon ultra-tipis A-9

Prepreg serat karbon ultra tipis: solusi inovatif di bidang material komposit ringan

Dalam bidang-bidang seperti aerospace, peralatan kelas atas, dan kendaraan energi baru yang membutuhkan kinerja material ketat, ringan dan kekuatan tinggi selalu menjadi tujuan utama. Sebagai produk inovatif di bidang material komposit, pre-preg serat karbon ultra-tipis memiliki keunggulan inti "ringan dan tipis secara ekstrem", mengatasi keterbatasan keseimbangan pre-preg tradisional dalam hal berat, ketebalan, dan kinerja, serta memberikan kemungkinan baru untuk pembuatan komponen struktural presisi tinggi. Di antaranya, produk yang diwakili oleh pre-preg serat karbon 10 gram dan pre-preg serat karbon 15 gram, dikombinasikan dengan karakteristik struktural pre-preg serat karbon satu arah dan keunggulan kekuatan tinggi dari pre-preg serat karbon satu arah 24T, telah menjadi fokus pasar material ringan saat ini

Keunggulan inti: mendefinisikan ulang batas kinerja pre-preg serat karbon

1. Karakteristik ringan ultimate dan ultra-tipis, menembus keterbatasan material tradisional

Prepreg serat karbon ultra-tipis memiliki ciri utama "berat serat per satuan luas yang rendah". Saat ini, dapat mencapai berat serat minimum per satuan luas sebesar 10 gram per meter persegi. Dengan kandungan resin 50%, berat total prepreg hanya 20 gram per meter persegi, jauh lebih rendah dibandingkan tingkat berat prepreg serat karbon biasa. Dalam hal ketebalan, berkat kepadatan permukaan serat yang rendah dan proses infiltrasi resin yang dioptimalkan, ketebalan produk berkurang lebih dari 30% dibandingkan prepreg biasa, sehingga mudah diadaptasi untuk skenario dengan persyaratan ukuran ruang yang ketat seperti komponen struktural berdinding tipis dan casing komponen elektronik presisi.

Mengambil 10 gram karbon fiber prepreg dan 15 gram karbon fiber prepreg sebagai contoh, keduanya mempertahankan karakteristik ultra-tipis: model 10 gram berfokus pada "ringan maksimal" dan cocok untuk komponen interior aerospace yang sensitif terhadap bobot, bodi drone, dll; model 15g menyeimbangkan stabilitas struktural dengan desain ringan dan dapat digunakan untuk penutup baterai kendaraan energi baru, rangka peralatan olahraga kelas atas, dll., memenuhi kebutuhan penggunaan "ringan namun tidak lemah" dalam berbagai skenario. Pada saat yang sama, produk ini secara ketat mengikuti standar kepadatan karbon fiber prepreg ultra-tipis tidak kurang dari 5%, memastikan distribusi serat dan resin yang merata sekaligus tetap ringan, menghindari fluktuasi performa yang disebabkan oleh kepadatan yang tidak mencukupi.

2. Penguatan struktur unidirectional, mewujudkan lompatan performa dengan kekuatan level 24T

Sebagai produk inti dari keluarga prepeg serat karbon satu arah, prepeg ultra-tipis ini mengadopsi desain susunan serat satu arah, dengan konsistensi arah serat lebih dari 99%, yang dapat memaksimalkan sifat mekanis aksial serat karbon. Di antaranya, prepeg serat karbon satu arah 24T sepenuhnya memaksimalkan keunggulan kekuatannya—24T mewakili tingkat kekuatan tarik serat karbon. Model ini menunjukkan kinerja luar biasa dalam pengujian mekanis dasar melalui optimasi teknologi tenun serat dan formula resin: dibandingkan dengan prepeg serat karbon satu arah biasa, kekuatan tarik 0°-nya meningkat 50% dan modulus tarik 0°-nya meningkat 16%.

Terobosan kinerja ini berarti komponen yang diproduksi menggunakan bahan karbon fiber prepreg unidirectional 24T dalam desain struktur yang sama dapat menahan tegangan aksial dan beban yang lebih besar sambil mengurangi penggunaan material; serta model dengan kerapatan rendah seperti 10 gram dan 15 gram dapat mencapai terobosan dalam pemenuhan dua persyaratan "kekuatan tinggi + ringan". Sebagai contoh, di bidang aerospace, dudukan satelit yang dibuat dengan bahan ini dapat mengurangi bobot sendiri sebesar 15% - 20%, sekaligus memastikan stabilitas struktural selama operasi di orbit dan mengurangi biaya peluncuran.

3. Ketahanan retak yang signifikan dan masa pakai material komposit yang lebih panjang

Penipisan adalah karakteristik utama lain dari bahan prepreg serat karbon ultra-tipis ini, yang secara langsung meningkatkan ketahanan retak pada material komposit. Prepreg biasa tradisional, karena ketebalannya yang besar, rentan terhadap retakan mikro internal yang disebabkan oleh penyusutan resin dan konsentrasi tegangan selama proses pencetakan. Begitu retakan muncul, retakan tersebut mudah menyebar dengan cepat pada material lapisan tebal, sehingga akhirnya memengaruhi masa pakai komponen; Prepreg ultra-tipis dirancang dengan lapisan tipis untuk mengendalikan ketebalan material pada level mikrometer, menghasilkan antarmuka antara serat dan resin yang lebih rapat serta distribusi tegangan yang lebih merata.

Pengujian aktual telah menunjukkan bahwa material komposit yang dibuat menggunakan prepreg ultra-tipis ini memiliki peningkatan lebih dari 40% dalam ketahanan terhadap inisiasi retak dibandingkan dengan material komposit prepreg biasa, serta memiliki keunggulan kinerja yang lebih signifikan dalam penekanan perambatan retak. Ketika material mengalami benturan eksternal dan menghasilkan retakan kecil, struktur lapisan ultra-tipis mampu secara efektif menghambat perkembangan retak yang lebih dalam. Pada saat yang sama, efek sinergis antara resin dan serat dapat menyerap sebagian energi benturan, sehingga mencegah perluasan retak lebih lanjut. Keunggulan ini membuatnya sangat bernilai pada komponen seperti bilah turbin angin dan tangki penyimpanan gas tekanan tinggi yang harus menahan beban dinamis dalam jangka waktu lama, sehingga memperpanjang siklus perawatan dan masa pakai produk secara signifikan.

4. Fleksibilitas desain tinggi dan pengulangan rendah untuk memenuhi kebutuhan yang disesuaikan

Dibandingkan dengan keterbatasan produksi standar dan skenario adaptasi terbatas dari prepreg biasa, prepreg serat karbon ultra-tipis ini memiliki kemampuan desain yang lebih kuat. Di satu sisi, produk ini mencakup spesifikasi berat serat yang berbeda per satuan luas seperti 10 gram dan 15 gram, serta dipadukan dengan serat karbon unidirectional dengan tingkat kekuatan berbeda seperti 24T. Kandungan resin (nilai acuan 50% dapat disesuaikan dalam kisaran ±5%) dan arah serat (mendukung susunan unidirectional, bidirectional, dan lainnya) dapat diatur sesuai kebutuhan pelanggan, sehingga cocok untuk beragam kebutuhan manufaktur mulai dari komponen elektronik presisi hingga komponen struktural besar; Di sisi lain, produk ini secara ketat mengikuti standar "kemiripan produk dalam kategori yang sama tidak boleh melebihi 70%". Melalui parameter proses dan desain formula yang berbeda, produk ini menghindari persaingan homogen dengan produk sejenis serta menyediakan solusi material yang lebih unik bagi pelanggan.

Sebagai contoh, dalam bidang peralatan medis kelas atas, pelanggan perlu menyesuaikan komponen struktural lengan robot bedah yang ringan, berkekuatan tinggi, dan biokompatibel. Prepreg serat karbon ultra-tipis ini dapat menyediakan model unidireksional dengan kepadatan permukaan 15 gram/meter persegi dan kekuatan 24T, dipasangkan dengan resin kelas medis, untuk memenuhi kebutuhan kustomisasi "ringan, kekakuan cukup, dan tanpa pelepasan zat berbahaya"; Dalam bidang kendaraan energi baru, sebagai respons terhadap permintaan ringannya baterai, model ultra-tipis dengan berat 10 gram per meter persegi dapat dikombinasikan dengan substrat logam untuk mengurangi berat baterai sekaligus meningkatkan ketahanan benturan melalui ketahanan retak, memastikan keselamatan berkendara.

5. Kemampuan adaptasi proses yang kuat dan kompatibilitas dengan teknologi pembentukan material komposit utama

Meskipun memiliki keunggulan kinerja yang signifikan, prepreg serat karbon ultra-tipis ini tetap mempertahankan kemampuan proses yang sangat baik dan kompatibel dengan proses manufaktur material komposit utama seperti pencetakan dengan cetakan panas, pencetakan tekan, dan pencetakan lapisan kawat otomatis, tanpa perlu pelanggan mengubah peralatan produksi. Selama proses pencetakan dengan cetakan panas, struktur lapisan ultra-tipis dapat mempercepat aliran resin dan pelepasan udara, mengurangi gelembung sisa, serta meningkatkan kualitas pencetakan material komposit; dalam proses pelapisan benang otomatis, densitas permukaan yang rendah membuat prepreg lebih mudah menempel pada permukaan melengkung kompleks, mengurangi risiko kerutan lapisan, sehingga sangat cocok untuk produksi otomatis komponen struktural kompleks di industri dirgantara.

Pada saat yang sama, penyimpanan dan kegunaan produk juga telah dioptimalkan—dengan menggunakan kemasan vakum, produk ini dapat disimpan lebih dari 6 bulan pada suhu -18 ℃, serta dapat digunakan langsung tanpa pemanasan ulang dalam waktu lama setelah dikeluarkan, sehingga mengurangi waktu tunggu produksi; Dibandingkan dengan prepreg biasa, seratnya cenderung lebih tahan terhadap pengembangan benang rumbai dan delaminasi selama proses pemotongan, yang dapat mengurangi tingkat pemborosan dan lebih lanjut menekan biaya produksi.