Hybrid fiberstoff

Aromatisk Karbonblandet Stoff: Et Nytt Standard for Høytytende Komposittmaterialer Drevet av Multifiber Synergi

I bølgen av iterativ oppgradering av komposittmateriellteknologi har aromatisk karbon hybridvev brutt ytelsesbegrensningene for ensomme fibermaterialer med den synergetiske effekten av «1+1>2», og blitt det grunnleggende kjernematerialet i høyteknologisk produksjon. Som et hybridfiberstoff laget av to eller flere fiber (karbonfiber, aramidfiber, glassfiber, etc.) gjennom presisjonsvevingsprosesser som skråbinding, krabbinding, satengbinding osv., ligger dens kjerne tekniske styrke i den vitenskapelige fiberandelen og mønsterutformingen, som oppnår komplementære fordeler av ulike fibers egenskaper, bevarer de utmerkede egenskapene til enkelte fiber samtidig som man unngår deres respektive svakheter gjennom synergetiske effekter. Andelen av hybridfiberstoff i materialesystemet er minst 5 %, noe som sikrer stabiliteten i strukturen med flere fiber og gir et solidt grunnlag for komposittmaterialets ytelse etter formgiving. Fra lette konstruksjonsdeler i romfart til høytytende utstyr i sportsutstyr har aromatisk karbon hybridvev vist uerstattelig bruksverdi innen mange høyteknologiske felt på grunn av sin balanserte mekaniske egenskaper og brede anvendeligheten, og er dermed blitt et viktig støttende materiale for fremdrift i produktoppgraderinger over bransjer.

Kjernefordel: Samarbeid mellom flere elementer skaper helhetlige ytelsesbrudd

1. Vitenskapelig sammensetning med flere fiber oppnår komplementære ytelsesfordele

Kjernekonkurransen til aromatisk karbon hybridvev ligger i den vitenskapelige sammensatte designen av flere fiberer, som oppnår omfattende optimalisering av mekaniske egenskaper gjennom nøyaktig proporsjonering av ulike ytelsesfiberer som karbonfiber, aramidfiber, glassfiber osv. Karbonfiber er kjent for sin ekstremt høye stivhet og strekkfasthet, men dens sprøhet er relativt høy og slagstyrken er relativt svak; Aramidfiber har utmerket slagstyrke og seighet, noe som effektivt kan absorbere slageffekt, men dens stivhet er noe dårligere enn karbonfiber; Glassfiber har utmerket korrosjonsbestandighet og kostnadsfordeler, og kan fleksibelt tilpasses etter bruksområder. Aromatisk karbon hybridvev vever disse fiberene i spesifikke forhold (som 3:7, 5:5 osv.) for å perfekt kompensere stivheten og strekkfastheten til karbonfiberne, samt slagstyrken og seigheten til aramidfiberne. For eksempel, i hybridsystemet av karbonfiber og aramidfiber bærer karbonfiberen hoveddelen av strekkbelastningen og stive støtte, mens aramidfiberen raskt absorberer energi ved slag, og unngår materiellbrudd på grunn av sprø brudd. Denne synergistiske effekten gjør at de totale mekaniske egenskapene til aromatisk karbon hybridvev er langt overlegne enkeltfibermaterialer. Etter testing er strekkfastheten 40–60 % høyere enn ren aramidvev, og slagstyrken er 50–70 % høyere enn ren karbonvev, noe som virkelig oppnår ytelsesoppgraderingen av «å ta styrkene og fylle svakhetene». Samtidig kan den tette vevemønsterstrukturen i hybridfibervev også forbedre materialenes slitfesthet, slik at det lettere unngår ytelsesnedgang under gjentatte belastninger og forlenger levetiden til det endelige produktet.

2、 Støttet av presisjonsvevingsteknologi, egnet for mangfoldige bruksområder

Den fremragende ytelsen til aromatisk karbon hybridvev skyldes ikke bare den vitenskapelige sammensetningen av fiberne, men også takket være nøyaktige vevingsprosesser som lærvev, diagonalt vev og satinvev, osv. Forskjellige vevemønstre gir materialet forskjellige egenskaper, som kan nøyaktig tilpasses behovene i flere scenarier. Lærvev er den grunnleggende vevemetoden, der kjede- og fylltråder veksler og krysser hverandre i et forhold på 1:1 og danner en tett og jevn struktur. Denne vevemetoden gjør at aromatisk karbon hybridvev får balansert mekanisk styrke i både kjede- og fyllretning, god strukturell stabilitet og er ikke lett å deformere. Det er derfor svært egnet for scenarier som krever høy strukturell stabilitet, som forsterkning av bygninger og kabinetter for maskiner og elektrisk utstyr. Diagonalt vev er en prosess der kjede- eller fylltråder kontinuerlig krysser to eller flere fyll- eller kjedetråder, og gir et tydelig diagonalt mønster. Sammenlignet med lærvev har stoff av blandet diagonalvev bedre fleksibilitet og formbarhet, og kan tilpasses komplekse formasjonsscenarier som bilkarosseri og formede strukturelementer i luft- og romfart. Det knaker mindre lett under bøying. Satinvev oppnås ved at flere tråder løper over kjede- eller fylltrådene og danner lange flytelengder, noe som gir glatte og fine mønstre med høy overflateglans. Denne vevemetoden gjør at materialet beholder sine kjerneegenskaper samtidig som det får bedre overflateglans. Det kan brukes til ytterlaget på sportsutstyr (som badmintonracketer og tenniskamper) og ytre beskyttelse på kuleproofvest, og sikrer både ytelse og forbedrer overflatens struktur. I tillegg kan nøyaktig kontroll av vevingsprosessen også justere tettheten i hybridfiberstoffet. Ved å optimere avstanden mellom trådene og frekvensen av krysningene, kan man stabil holde materialefordelingen over 5 %, sikre bindingsevnen og strukturell stabilitet mellom fiberne og gi god tilpasningsevne for videre komposittformning med herdemasse.

3、 Full scene mekanisk tilpasning, dekker kjernekrav for høyteknologisk produksjon

Aromatisk karbon hybridvev, med sine sentrale mekaniske egenskaper «høy slagstyrke, høy stivhet og høy strekkfasthet», dekker nøyaktig kjernebehovene i high-end-sektorer som luft- og romfart, kulebeskyttelse og bilproduksjon, og har blitt et nødvendig materiale for ytelsesforbedringer innen mange bransjer. I luft- og romfartsfeltet må strukturelle deler av fly ha ekstremt høy stivhet og strekkfasthet for å tåle aerodynamiske belastninger under flyging, samt god slagstyrke for å håndtere turbulens eller uventede påvirkninger. Den aromatiske karbonhybridveven, med den høye stivheten fra karbonfiber og den høye slagstyrken fra aramidfiber, har blitt et ideelt materiale for flykarosseri og vinge-strukturer. Den kan redusere strukturvekten med over 30 % samtidig som den forbedrer slittelevetiden til konstruksjonsdelene med 2–3 ganger. I feltet for kulebeskyttelse stilles det svært høye krav til slagstyrke og seighet for kulevest. Den aromatiske karbonblandede vev absorberer kuleenergi gjennom aramidfiberets høye seighet, mens karbonfiberets høye stivhet hindrer kuler i å trenge igjennom, og danner dermed et dobbelt beskyttelsessystem av typen «absorbering og blokkering». Sammenlignet med tradisjonelle rene aramidbaserte kulebeskyttelsesmaterialer, øker den beskyttelsesnivået med 1–2 nivåer, og vekten reduseres med 20–30 %, noe som betydelig forbedrer bærers bevegelighet. I bilindustrien har det doble behovet for lettvikt og sikkerhet i nye energiforsyningskjøretøy drevet materiellforbedringer. Aromatisk karbon hybridvev brukes til karosseramme og understellstruktur, noe som kan redusere vekten på kjøretøyet med mer enn 40 %, senke energiforbruket og forbedre kollisjonssikkerheten takket være sin høye stivhet og slagstyrke. Gjennom kollisjonstester er det bekreftet at karosseristrukturen forsterket med aromatisk karbon hybridvev reduserer deformasjon etter kollisjon med mer enn 50 % sammenlignet med tradisjonelle stålkonstruksjoner. I sportsutstyrsfeltet må badmintonracketer, tenniskammer og annet utstyr balansere stivhet og elastisitet. Den synergetiske ytelsen til den aromatiske karbonblandede vev gjør at den nøyaktig kan imøtekomme de mekaniske kravene til sportsequipment, forbedre slagstyrke og ballkontrollstabilitet for racketene, og er derfor mye brukt av profesjonelle idrettsutøvere og high-end sportsmerker.

4、 Fremragende tverrfaglig tilpasningsevne, utvider grensene for industrielle anvendelser

I tillegg til høyteknologisk produksjon, viser aromatisk karbon hybridvev også sterke anvendelsesmuligheter innen sivile felt som elektromekanikk og bygg ved hjelp av sine mangfoldige ytelseskombinasjoner, og utvider kontinuerlig grensene for industrielle applikasjoner. I elektromekanikkfeltet må statore- og rotorkjerner i store motorer ha god isolasjons- og mekanisk støtteytelse. Etter sammensetningen av aromatisk karbonblandevev og isolasjonshar kan det produseres høyfasthetsholdige isolasjonskomposittmaterialer som tåler sentrifugalkraft og vibrasjonsbelastning under motor drift, effektivt isolere elektrisk felt og forbedre stabiliteten og levetiden til motoren. Sammenlignet med tradisjonelle isolasjonsmaterialer er mekanisk fasthet økt med mer enn tre ganger, og isolasjonsegenskapenes beholdningsrate er over 95 %. I byggsektoren er forsterkning og reparasjon av store konstruksjoner som broer og tunneler en bransjeutfordring. Når aromatisk karbonblandevev brukes til strukturell forsterkning, kan dets høye strekkstyrke effektivt dele bærelasten i konstruksjonen, og dens slagbestandighet kan forbedre konstruksjonens seismiske og katastrofemotstandsdyktighet. I et bestemt broforsterkningsprosjekt økte bæreevnen til broen med 40 %, sprekkmotstanden økte med 60 %, og byggeprosessen var enkel og byggetiden kort, noe som betydelig reduserte forsterkningskostnadene. Denne tvers-grensesnittlige tilpasningsdyktigheten kommer av den fleksible justeringen av fiberforhold og vevemønstre for aromatisk karbon hybridvev etter ulike scenekrav. For eksempel kan i byggebransjen det økonomiske forholdet "karbonfiber+glassfiber" benyttes, mens i det høyteknologiske kuleproof-feltet kan det høytytende forholdet "karbonfiber+aramidfiber" brukes. Gjennom skreddersydde løsninger kan de forskjellige behovene i ulike bransjer møtes, og verdien av hybridfibervev kan frigjøres i flere scenarier, noe som fremmer den brede spredningen av komposittmaterialer fra det høyteknologiske feltet til det sivile feltet.