Pré-impregnado ultrafino de fibra de carbono A-9

Pré-impregnado ultrafino de fibra de carbono: uma solução inovadora no campo dos materiais compostos leves

Em áreas como aeroespacial, equipamentos de alta performance e veículos de nova energia, que exigem alto desempenho dos materiais, leveza e alta resistência sempre foram objetivos centrais. Como um produto inovador no campo dos materiais compostos, o pré-impregnado ultrafino de fibra de carbono possui a vantagem central da "extrema leveza e finura", superando as limitações tradicionais dos pré-impregnados em peso, espessura e desempenho, oferecendo novas possibilidades para a fabricação de componentes estruturais de alta precisão. Dentre eles, produtos representados pelo pré-impregnado de fibra de carbono de 10 gramas e pelo pré-impregnado de fibra de carbono de 15 gramas, combinados com as características estruturais do pré-impregnado unidirecional de fibra de carbono e a vantagem de alta resistência do pré-impregnado unidirecional de fibra de carbono 24T, tornaram-se o foco atual do mercado de materiais leves

Vantagem principal: redefinindo o limite de desempenho do pré-impregnado de fibra de carbono

1. Características ultraleves e ultrafinas, superando as limitações dos materiais tradicionais

O pré-impregnado de fibra de carbono ultrafino apresenta como destaque principal um "baixo peso de fibra por unidade de área". Atualmente, pode atingir um peso mínimo de fibra por metro quadrado de 10 gramas. Com um teor de resina de 50%, o peso total do pré-impregnado é de apenas 20 gramas por metro quadrado, muito inferior ao nível de peso dos pré-impregnados comuns de fibra de carbono. Em termos de espessura, graças à baixa densidade superficial da fibra e ao processo otimizado de infiltração de resina, a espessura do produto é reduzida em mais de 30% comparada à dos pré-impregnados comuns, facilitando sua adaptação a cenários com requisitos rigorosos de espaço, como componentes estruturais de paredes finas e carcaças de componentes eletrônicos de precisão.

Tomando 10 gramas de pré-impregnado de fibra de carbono e 15 gramas de pré-impregnado de fibra de carbono como exemplos, ambos mantêm suas características ultrafinas: o modelo de 10 gramas foca-se na "leveza extrema" e é adequado para peças internas aeroespaciais sensíveis ao peso, estruturas de drones, etc.; o modelo de 15g equilibra estabilidade estrutural com design leve e pode ser usado em tampas de baterias de veículos de nova energia, estruturas de equipamentos esportivos de alta gama, entre outros, atendendo às necessidades de uso "leve, mas não fraco" em diferentes cenários. Ao mesmo tempo, o produto segue rigorosamente o padrão de densidade de pré-impregnado de fibra de carbono ultrafino não inferior a 5%, garantindo distribuição uniforme de fibras e resina, sendo ao mesmo tempo leve, evitando flutuações de desempenho causadas por densidade insuficiente.

2. Estrutura unidirecional potencializa, alcançando salto de desempenho com resistência nível 24T

Como produto principal da família de pré-impregnados de fibra de carbono unidirecional, este pré-impregnado ultrafino adota um design com arranjo de fibras unidirecionais, com consistência na direção das fibras superior a 99%, o que permite maximizar as propriedades mecânicas axiais das fibras de carbono. Dentre eles, o pré-impregnado de fibra de carbono unidirecional 24T maximiza plenamente sua vantagem de resistência — 24T representa o grau de resistência à tração da fibra de carbono. Este modelo demonstra desempenho excelente nos testes mecânicos básicos mediante a otimização da tecnologia de entrelaçamento das fibras e da fórmula da resina: em comparação com pré-impregnados de fibra de carbono unidirecional comuns, sua resistência à tração a 0° é 50% maior e seu módulo de tração a 0° é 16% superior.

Este avanço de desempenho significa que componentes fabricados com pré-impregnado de fibra de carbono unidirecional 24T, sob o mesmo design estrutural, podem suportar maior tração axial e carga, ao mesmo tempo que reduzem o uso de material; e modelos de baixa densidade, como 10 gramas e 15 gramas, podem alcançar avanços nos requisitos duplos de "alta resistência + leveza". Por exemplo, no setor aeroespacial, suportes para satélites feitos com esses materiais podem reduzir seu próprio peso em 15% - 20%, garantindo estabilidade estrutural durante a operação orbital e reduzindo os custos de lançamento.

3. Resistência significativa à fissuração e vida útil prolongada dos materiais compostos

O afinamento é outra característica fundamental deste pré-impregnado de fibra de carbono ultrafino, que diretamente resulta em um salto na resistência à fissuração dos materiais compósitos. O pré-impregnado tradicional comum, devido à sua grande espessura, é propenso a microfissuras internas causadas pela retração da resina e concentração de tensões durante o processo de moldagem. Uma vez que ocorrem fissuras, estas se propagam facilmente de forma rápida no material de camada grossa, afetando, por fim, a vida útil do componente; o pré-impregnado ultrafino é projetado com uma camada fina para controlar a espessura do material em nível de micrômetro, resultando em uma interface mais compacta entre as fibras e a resina e uma distribuição de tensão mais uniforme.

Testes reais demonstraram que o material compósito preparado com este pré-impregnado ultrafino apresenta uma melhoria superior a 40% na resistência à iniciação de trincas em comparação com materiais compostos de pré-impregnado comuns, além de possuir vantagem de desempenho ainda mais significativa na supressão da propagação de trincas. Quando o material é submetido a um impacto externo e gera pequenas trincas, a estrutura em camada ultrafina consegue efetivamente bloquear o desenvolvimento mais profundo da trinca. Ao mesmo tempo, o efeito sinérgico entre a resina e as fibras pode absorver parte da energia do impacto, evitando a expansão adicional da trinca. Essa vantagem torna o material altamente valioso em componentes como lâminas de turbinas eólicas e tanques de armazenamento de gás de alta pressão, que suportam cargas dinâmicas por longos períodos, estendendo consideravelmente os ciclos de manutenção e a vida útil dos produtos.

4. Alta flexibilidade de projeto e baixa repetibilidade para atender necessidades personalizadas

Em comparação com as limitações da produção padronizada e cenários de adaptação limitados dos pré-impregnados comuns, este pré-impregnado de fibra de carbono ultrafino possui maiores capacidades de projeto. Por um lado, o produto abrange diferentes especificações de peso de fibra por unidade de área, como 10 gramas e 15 gramas, e é combinado com fibras de carbono unidirecionais de diferentes níveis de resistência, como 24T. O teor de resina (valor de referência de 50%, personalizável dentro de uma faixa de ±5%) e a direção da fibra (suportando arranjos unidirecionais, bidirecionais e outros) podem ser ajustados de acordo com as necessidades do cliente, adaptando-se a diversas exigências de fabricação, desde componentes eletrônicos de precisão até grandes componentes estruturais; por outro lado, o produto segue rigorosamente o padrão de que "a similaridade entre produtos da mesma categoria não deve exceder 70%". Por meio de parâmetros de processo e design de fórmulas diferenciados, evita a concorrência homogênea com produtos semelhantes e oferece aos clientes soluções de materiais mais exclusivas.

Por exemplo, no campo de equipamentos médicos de alta gama, os clientes precisam personalizar componentes estruturais leves, de alta resistência e biocompatíveis para braços robóticos cirúrgicos. Este pré-impregnado ultrafino de fibra de carbono pode fornecer um modelo unidirecional com densidade superficial de 15 gramas/metro quadrado e resistência de 24T, combinado com resina de grau médico, para atender às necessidades de personalização de "baixo peso, rigidez suficiente e ausência de liberação de substâncias nocivas"; No campo dos veículos de nova energia, em resposta à demanda por baterias mais leves, modelos ultrafinos com peso de 10 gramas por metro quadrado podem ser combinados com substratos metálicos para reduzir o peso das baterias, ao mesmo tempo que melhoram sua resistência ao impacto por meio da resistência a rachaduras, garantindo a segurança na condução.

5. Forte adaptabilidade de processo e compatibilidade com tecnologias mainstream de conformação de materiais compostos

Apesar das suas significativas vantagens de desempenho, este pré-impregnado ultrafino de fibra de carbono mantém uma excelente adaptabilidade ao processo e é compatível com os principais processos de fabricação de materiais compostos, como moldagem a quente por prensagem, moldagem por compressão e moldagem por deposição automática de fitas, sem necessidade de os clientes modificarem os equipamentos de produção. Durante o processo de moldagem a quente por prensagem, a estrutura em camada ultrafina pode acelerar o fluxo da resina e a exaustão, reduzir bolhas residuais e melhorar a qualidade da moldagem dos materiais compostos; No processo de deposição automática de fitas, a baixa densidade superficial facilita a aderência do pré-impregnado a superfícies curvas complexas, reduzindo o risco de rugas entre camadas, sendo especialmente adequado para a produção automatizada de componentes estruturais complexos na indústria aeroespacial.

Ao mesmo tempo, o armazenamento e a usabilidade do produto também foram otimizados – utilizando embalagem selada a vácuo, pode ser armazenado por mais de 6 meses em um ambiente a -18 ℃, e pode ser utilizado sem necessidade de aquecimento prolongado após a retirada, reduzindo o tempo de espera na produção; Em comparação com pré-impregnados comuns, suas fibras são menos propensas a fiapos e delaminação durante o processo de corte, o que pode reduzir as taxas de desperdício e controlar ainda mais os custos de produção.