A-9 nadcieńki preimpregnat z włókna węglowego

Ultra cienki preimpregnat z włókna węglowego: innowacyjne rozwiązanie w dziedzinie lekkich materiałów kompozytowych

W dziedzinach takich jak lotnictwo, wysokowydajna aparatura czy pojazdy napędzane nowymi źródłami energii, wymagające surowych parametrów materiałowych, lekkość i wysoka wytrzymałość od zawsze były kluczowym celem. Jako innowacyjny produkt w obszarze materiałów kompozytowych, preimpregnat z włókna węglowego o ekstremalnie małej grubości oferuje podstawową przewagę „skrajnej lekkości i cienkości”, przełamując ograniczenia tradycyjnych preimpregnów pod względem masy, grubości i właściwości, zapewniając nowe możliwości w produkcji precyzyjnych elementów konstrukcyjnych. Wśród nich produkty reprezentowane przez preimpregnat z włókna węglowego o masie 10 gramów i 15 gramów, w połączeniu z cechami strukturalnymi jednokierunkowego preimpregnatu z włókna węglowego oraz zaletą wysokiej wytrzymałości preimpregnatu 24T jednokierunkowego z włókna węglowego, stają się głównym punktem zainteresowania obecnego rynku lekkich materiałów

Główna przewaga: redefinicja granic wydajności preimpregnatu z włókna węglowego

1. Ostateczne cechy lekkkości i ekstremalnej cienkości, przełamujące ograniczenia tradycyjnych materiałów

Prepreg z nadmiernie cienkiego włókna węglowego charakteryzuje się „niską wagą włókna na jednostkę powierzchni” jako głównym atutem. Obecnie można osiągnąć minimalną wagę włókna na jednostkę powierzchni wynoszącą 10 gramów na metr kwadratowy. Przy zawartości żywicy 50%, całkowita waga prepregu wynosi zaledwie 20 gramów na metr kwadratowy, co jest znacznie niższe niż w przypadku zwykłych prepregów z włókna węglowego. Pod względem grubości, dzięki niskiej gęstości powierzchniowej włókna oraz zoptymalizowanemu procesowi impregnowania żywicą, grubość produktu zmniejszono o ponad 30% w porównaniu do standardowych prepregów, co ułatwia jego stosowanie w warunkach wymagających ścisłych ograniczeń przestrzeni, takich jak elementy konstrukcyjne o cienkich ściankach czy obudowy precyzyjnych komponentów elektronicznych.

Na przykład biorąc 10 gramów prepreparatu z włókna węglowego i 15 gramów prepreparatu z włókna węglowego, oba zachowują cechy nadmiernie cienkiej warstwy: model 10-gramowy koncentruje się na „optymalnym lekkim ciężarze” i nadaje się do elementów wnętrz lotniczych wrażliwych na wagę, kadłubów dronów itp.; model 15-gramowy łączy stabilność konstrukcyjną z lekką konstrukcją i może być stosowany do pokryw zestawów baterii pojazdów nowej energii, ram wysokiej klasy sprzętu sportowego itp., spełniając potrzeby użytkowania „lekki, ale nie słaby” w różnych scenariuszach. Jednocześnie produkt ściśle przestrzega standardu gęstości ultra cienkiego prepreparatu z włókna węglowego nie mniejszej niż 5%, zapewniając równomierne rozmieszczenie włókien i żywicy przy jednoczesnej lekkości, unikając fluktuacji wydajności spowodowanych niewystarczającą gęstością.

2. Wsparcie struktury jednokierunkowej, osiągnięcie skoku wydajności przy poziomie wytrzymałości 24T

Jako produkt podstawowy w rodzinie prepreparatów jednokierunkowych z włókna węglowego, ten nadcieńki prepreparat wykorzystuje układ włókien jednokierunkowych o spójności kierunku włókien przekraczającej 99%, co pozwala na maksymalizację osiowych właściwości mechanicznych włókien węglowych. Prepreparat jednokierunkowy 24T w pełni wykorzystuje swoją przewagę wytrzymałości – oznaczenie 24T odnosi się do klasy wytrzymałości na rozciąganie włókna węglowego. Ten model wykazuje doskonałe wyniki w podstawowych testach mechanicznych dzięki zoptymalizowanej technologii tkania włókien i formule żywicy: w porównaniu ze zwykłym prepreparatem jednokierunkowym z włókna węglowego, jego wytrzymałość na rozciąganie pod kątem 0° jest o 50% wyższa, a moduł sprężystości pod kątem 0° o 16% większy.

Ten przełom w dziedzinie wydajności oznacza, że komponenty wykonane z 24T jednokierunkowego prepreparatu z włókna węglowego przy tym samym projektowaniu strukturalnym mogą wytrzymać większe naprężenia i obciążenia osiowe, jednocześnie zmniejszając zużycie materiału; modele o niskiej gęstości, takie jak 10 gramów i 15 gramów, mogą osiągnąć przełomowe wyniki pod względem wymogów „wysokiej wytrzymałości + lekkiej masy”. Na przykład w branży lotniczej i kosmicznej stojaki satelitarne wykonane z tych materiałów mogą zmniejszyć własną wagę o 15%–20%, zapewniając jednocześnie stabilność konstrukcyjną podczas pracy na orbicie oraz obniżając koszty wynoszenia.

3. Znaczna odporność na pęknięcia i przedłużona żywotność materiałów kompozytowych

Cienkowanie jest kolejną kluczową cechą tego nadcieńkiego prepregru z włókna węglowego, które bezpośrednio przekłada się na skokowy wzrost odporności kompozytów na pęknięcia. Tradycyjny, zwykły prepregr ze względu na dużą grubość jest narażony na powstawanie mikropęknięć wewnętrznych spowodowanych kurczeniem się żywicy oraz koncentracją naprężeń podczas procesu formowania. Gdy tylko powstaną pęknięcia, łatwo mogą się szybko rozprzestrzeniać w grubych warstwach materiału, co ostatecznie wpływa na czas użytkowania elementu; Nadcieńki prepregr zaprojektowano z cienką warstwą, umożliwiającą kontrolę grubości materiału na poziomie mikrometrów, co prowadzi do ściślejszego połączenia między włóknami a żywicą oraz bardziej jednorodnego rozkładu naprężeń.

Rzeczywiste testy wykazały, że materiał kompozytowy przygotowany z tego nadcieńkiego prepreparatu charakteryzuje się ponad 40-procentową poprawą odporności na inicjowanie pęknięć w porównaniu do zwykłych materiałów kompozytowych z prepreparatów, a także znaczącą przewagą w zakresie tłumienia propagacji pęknięć. Gdy materiał jest poddawany zewnętrznemu uderzeniu i powstają drobne pęknięcia, struktura nadcieńkich warstw skutecznie zapobiega pogłębianiu się tych pęknięć. Jednocześnie synergia żywicy i włókien pozwala na pochłonięcie części energii uderzenia, co uniemożliwia dalsze rozprzestrzenianie się pęknięć. Ta zaleta czyni go szczególnie wartościowym w elementach takich jak łopaty turbin wiatrowych czy zbiorniki wysokiego ciśnienia przeznaczone do długotrwałego wytrzymywania obciążeń dynamicznych, znacznie wydłużając cykle konserwacji i żywotność produktów.

4. Wysoka elastyczność projektowania i niska powtarzalność umożliwiające spełnienie potrzeb niestandardowych

W porównaniu z ograniczeniami seryjnej produkcji i ograniczonymi możliwościami dostosowania typowych prepregrów, ten nadmiernie cienki prepregr z włókna węglowego oferuje lepsze możliwości projektowe. Z jednej strony produkt obejmuje różne specyfikacje masy włókna na jednostkę powierzchni, takie jak 10 g i 15 g, oraz jest dopasowany do jednokierunkowych włókien węglowych o różnych klasach wytrzymałości, np. 24T. Zawartość żywicy (wartość odniesienia 50%, możliwa do dostosowania w zakresie ±5%) oraz kierunek włókien (obsługujące układy jednokierunkowe, dwukierunkowe i inne) mogą być dostosowane według potrzeb klienta, umożliwiając spełnienie różnorodnych wymagań produkcyjnych – od precyzyjnych elementów elektronicznych po duże komponenty strukturalne; z drugiej strony produkt ściśle przestrzega standardu „podobieństwo produktów tej samej kategorii nie powinno przekraczać 70%”. Dzięki zróżnicowanym parametrom procesu i projektowaniu formuł unika się jednorodnej konkurencji z podobnymi produktami i zapewnia klientom bardziej unikalne rozwiązania materiałowe.

Na przykład w dziedzinie wysokopozycyjnego sprzętu medycznego klienci muszą dostosować lekkie, wytrzymałe i biokompatybilne elementy konstrukcyjne do ramion robotów chirurgicznych. Ten nadcień preimpregnat z włókna węglowego może zapewnić jednokierunkowy model o powierzchniowej gęstości 15 gramów/metr kwadratowy i wytrzymałości 24T, w połączeniu z żywicą medyczną, aby spełnić wymagania dotyczące dostosowania pod kątem „lekkości, wystarczającej sztywności i braku uwalniania szkodliwych substancji”; W dziedzinie pojazdów napędzanych energią elektryczną, w odpowiedzi na potrzebę lekkich baterii, modele o wadze 10 gramów na metr kwadratowy mogą być łączone z podłożami metalowymi, aby zmniejszyć wagę zestawu baterii, jednocześnie poprawiając odporność na uderzenia dzięki odporności na pęknięcia, co zapewnia bezpieczeństwo jazdy.

5. Duża elastyczność procesowa i kompatybilność z głównymi technologiami formowania materiałów kompozytowych

Mimo znaczących przewag w zakresie wydajności, ten nadzwyczaj cienki preimpregnat z włókna węglowego charakteryzuje się doskonałą adaptowalnością procesową i jest kompatybilny z głównymi procesami wytwarzania materiałów kompozytowych, takimi jak formowanie w prasie na gorąco, formowanie przez prasowanie oraz formowanie automatycznego układania drutu, bez konieczności modyfikowania przez klientów sprzętu produkcyjnego. W trakcie procesu formowania w prasie na gorąco, struktura nadzwyczaj cienkiej warstwy może przyśpieszyć przepływ żywicy i odpowietrzenie, zmniejszyć pozostałe pęcherzyki powietrza oraz poprawić jakość formowania materiałów kompozytowych; w procesie automatycznego układania taśmy, niska gęstość powierzchniowa ułatwia przyleganie preimpregnatu do złożonych powierzchni krzywoliniowych, zmniejszając ryzyko powstawania fałd warstw, co czyni go szczególnie odpowiednim do produkcji zautomatyzowanej złożonych elementów konstrukcyjnych w przemyśle lotniczym.

Jednocześnie zoptymalizowano również przechowywanie i użyteczność produktu – dzięki opakowaniu próżniowemu może być przechowywany ponad 6 miesięcy w temperaturze -18 ℃ i nadaje się do użycia bez konieczności długotrwałego podgrzewania po wyjęciu, co skraca czas oczekiwania na produkcję; w porównaniu ze zwykłym prepregiem włókna są mniej narażone na pilśniawienie i rozwarstwianie podczas cięcia, co zmniejsza wskaźnik odpadów i dodatkowo ogranicza koszty produkcji.