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碳纤维材料特征有哪些

发布时间:

2021/09/15 00:00

碳纤维材料硬度高、质量轻,适合用于大型化的风电叶片,目前碳纤维已经呈现取代玻璃纤维的趋势。不过出于成本考虑,风电叶片使用的碳纤维是低成本的大丝束碳纤维产品。

碳纤维又称,指含碳量90%以上的高强度高模量纤维。碳纤维质地轻、强度高,是的轻量化材料和热场材料,小丝束碳纤维主要应用于国防军工、航空航天等领域,大丝束碳纤维主要用于交通运输、风电叶片等工业领域。碳纤维生产流程复杂,对设备和技术要求极高。各环节参数及反应温度的把控都需要极其,否则将显著影响碳纤维产品的拉伸强度,甚至造成断丝现象。

全球风电巨头保护期在7月19日正式到期,市场开始挖掘碳纤维的机会。碳纤维是含碳量在90%以上的高强度高模量纤维,主要原材料是腈纶和粘胶纤维,经高温氧化碳化而成。碳纤维具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性,其比强度及比模量在现有工程材料中是的。其主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。中国对碳纤维的需求年均复合增速24.5%。

碳纤维之所以那么强,和它复杂的制作工艺逃不开关系,将原材料与其他成分混合并纺成纤维的步骤十分繁琐,除了原材料价格之外,加工费也是使碳纤维制品变昂贵的原因之一,碳纤维制作工艺一般有以下这几个步骤:

碳纤维应用于叶片的设计和工艺壁垒:目前风电叶片的碳纤维用量中占较大比重,主要是由于技术专利保护,2002年7月19日,分别向中国、丹麦等、、等申请了以碳纤维条带为主要材料的风力涡轮叶片的相关专利,专利权利要求包含了制造预先预制的条带的方法和制造风力涡轮机叶片的方法。专利保护期为20年。专利保护期期间,国内叶片制造商只能通过自主研发主梁设计结构和生产工艺规避的专利保护,一定程度上限制了碳纤维材料在国产风电叶片上的应用,随着专利到期,国内碳纤维风电叶片产业化应用有望加快。

如此苛刻的材料要求,让一众材料学家迅速想到了碳纤维,在听闻该材料的介绍后,也极为感兴趣,并迅速投入大量财力和人力制造碳纤维。

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