碳纖維復(fù)合材料的三種新應(yīng)用
碳纖維復(fù)合材料具體有短切、長(zhǎng)切、連續(xù)碳纖維增強(qiáng)不同應(yīng)用形式，隨著碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)性能被多個(gè)領(lǐng)域所重視，新的碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，下文僅針對(duì)體育、醫(yī)療這三個(gè)領(lǐng)域分別介紹一下不同碳纖維增強(qiáng)形式的最新應(yīng)用案例。
長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料儀器艙支架：
儀器艙支架是航天飛行器箭體結(jié)構(gòu)中用于搭載線纜、儀器的重要支撐零部件，既要承受飛行過(guò)程中較大的振動(dòng)、沖擊載荷等壓力，還要具備輕質(zhì)、高強(qiáng)、減振等特征。
丁浩亮、李星華等人的《長(zhǎng)切碳纖維增強(qiáng)尼龍儀器艙支架研制》一文介紹了一種采用6-25mm的長(zhǎng)切碳纖維作為增強(qiáng)體，以尼龍PA為基體，通過(guò)熔融浸漬等工藝形成碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，并以之作為原材料制作儀器艙支架的方法。因?yàn)檫x用的長(zhǎng)切碳纖維在制件中的殘余長(zhǎng)度較長(zhǎng)、分散性良好；使制件具備較高的比強(qiáng)度、比剛度和優(yōu)異的抗沖擊性能和耐疲勞性能。采用碳纖維復(fù)合材料制成的支架實(shí)物外觀良好，具有高比強(qiáng)度和低收縮率，較鋁合金制件結(jié)構(gòu)減重可達(dá)50%，可鑲嵌鋁合金裝配連接件。
在震動(dòng)試驗(yàn)中，制件搭載了重8千克的負(fù)載，經(jīng)隨機(jī)振動(dòng)歷程后制件無(wú)裂紋、斷裂等缺陷產(chǎn)生，在靜強(qiáng)度及整體裝配連接方面都能達(dá)到實(shí)驗(yàn)要求，能較好地滿足航天飛行器對(duì)儀器艙支架的應(yīng)用需求。
短切碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料兵乓球桌：
碳纖維復(fù)合材料制成的兵乓球桌具有輕質(zhì)、美觀、減震和耐磨等優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外舉行的各大兵乓球賽事中都已經(jīng)采用碳纖維復(fù)合材料兵乓球桌。
趙曼曼的《乒乓球桌碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)和耐磨性能研究》一文提出，為了提升兵乓球桌中碳纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能和耐磨性能等，可以采用表面包覆處理的方法制備兵乓球桌用短切碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
經(jīng)過(guò)改性處理后的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度高于純PEEK材料，其表面磨損程度相對(duì)較輕，除較淺的犁溝外，沒(méi)有發(fā)生局部剝落或者微裂紋現(xiàn)象。而且，又因?yàn)槎糖刑祭w維的加入會(huì)在復(fù)合材料中起到支撐骨架作用，從而減小PEEK基體承受的外加載荷，有效增加了復(fù)合材料抵抗外加載荷的能力。
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料骨外科醫(yī)療支架：
目前，國(guó)內(nèi)在熱塑性樹(shù)脂基體中使用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)方式的案例還為數(shù)不多，不過(guò)最近傳出新的消息，無(wú)錫智上新材料科技有限公司根據(jù)客戶的定制要求，采用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PEEK復(fù)合材料成功制作出了骨外固定器零部件。對(duì)制品進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)連續(xù)碳纖維與PEEK樹(shù)脂結(jié)合使用后，其機(jī)械性能明顯增加，材料的磨損率和摩擦系數(shù)也大幅度降低。這種復(fù)合材料保持了碳纖維材料極其優(yōu)越的X射線穿透能力，便于臨床醫(yī)生對(duì)骨折斷端進(jìn)行修復(fù)或固定手術(shù)操作，以及后期的骨折愈合情況檢查。
一般說(shuō)來(lái)，醫(yī)療器械的蒸汽消毒過(guò)程會(huì)引發(fā)纖維與樹(shù)脂基體的變化，并可通過(guò)擴(kuò)散進(jìn)入復(fù)合體系的界面，引起界面脫粘，導(dǎo)致材料的力學(xué)性能下降，但是無(wú)錫智上新材通過(guò)創(chuàng)新性的工藝處理，保證了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)的PEEK復(fù)合材料在經(jīng)過(guò)15-20分鐘的常規(guī)蒸汽滅菌消毒后，力學(xué)性能幾乎沒(méi)有變化，并在高達(dá)數(shù)萬(wàn)次的70％以上為載荷的彎曲疲勞后，彎曲模量也沒(méi)有顯著變化，纖維與基體的結(jié)合仍然很好，更好地滿足骨外固定材料在使用期間承受高頻次高溫消毒和循環(huán)彎曲應(yīng)力的需求。
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