碳纖維已經在諸多方面有所應用,并且因優異的性能受到人們的青睞。汽車工業也將目光聚焦在了碳纖維上,為愛車減肥,這也許將成為一種趨勢。
諸如金屬合金、復合材料等通常被稱為輕型材料,常用于汽車、飛機、風車等工業中的減重,并且既能不影響部件的強度和效率,也不可影響終端使用系統的最終結構。
輕型材料的效率取決于所使用的合金混合體或復合材料。它們有著多種等級和類型,期使用則取決于應用要求和行業終端的需求。與傳統材料相比,輕型材料具有高強度重量比、特殊的耐腐蝕性能和與更靈活的設計性。輕型材料是由最小重量的,諸如輕型鋼、鎂、鋁和鈦等高滲透性材料組成的。這些金屬合金是具有低密度、高強度重量比和高耐腐蝕性的有色金屬。他們適用于成型、制造和焊接加工等。
2014年,世界汽車生產量約為 68539516 輛,而在2015年增長了1.1%,達到69293451輛。因此,節能的輕型汽車需求的增長預計將刺激世界輕型材料市場。
碳纖維在汽車工業中的使用,為世界汽車總重量減重高達20%。2016年4月, ExxonMobil推出了Exceed XP,這種聚合物在建筑襯層和汽車內飾等方面性能優異。然而,碳纖維的初始成本高于其他聚合物,因此大范圍使用碳纖維仍是個挑戰。此外,汽車的內部需要更多碳纖維,這會導致每輛汽車的成本變高。
由于汽車制造業需求的增長以及研發和創新需求的增長,碳纖維和鋼鐵的產量經歷幾年快速增長期。目前,由于質輕和高強的優異性能,大多數汽車制造商更喜歡碳纖維和復合材料。其中碳纖維由聚丙烯腈制成。
碳纖維的制備過程是可以分為機械部分化學部分,在這一過程中使用了大量的液體和氣體。碳纖維是對聚丙烯腈加熱碳化而得,僅剩下緊緊相連的碳原子鏈,即碳纖維。
碳纖維具有高剛度、低重量、高抗拉強度、低熱膨脹和高耐熱的性能,因此,他們經常被用于制作汽車、飛機、民用工程、賽車和體育用品等。然而,推廣碳纖維的應用依然面臨很多挑戰。如材料的生產成本,養護、維修和回收的高成本等,都將會影響材料的大范圍使用。
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