(编织碳纤维)

看不起眼的碳纤维,在新材料界是一匹「黑马」。

一仅有头发丝1/10粗丝的高性能碳纤维,拉伸强度可以达到钢的7~9倍,而比重仅有钢的1/4,在几千度高温下,别的纤维已化为灰烬,它却毫无变化。

(碳纤维与头发对比图)

碳纤维这一概念起源最早要追溯到19世纪。

英国人斯旺最早用碳丝制造电灯泡的灯丝,后来爱迪生做出了实用的白炽灯碳灯丝,不过由于1910年库里奇发明了拉制钨丝的方法,灯丝全面改用钨丝,早期的碳纤维研究被打入冷宫。

(Swans and Maxims bulbs)

碳纤维再次登上历史的舞台!

20世纪50年代以后,为了解决导弹喷管和弹头耐高温和耐腐蚀等问题,美国研制出粘胶基碳纤维。虽然它已发展颇久,在民用领域的技术却还不成熟。真正高强度的碳纤维制造成本居高不下,导致推广起来也极其不易。

如今碳纤维的制造成本逐步降低,正努力进军商业领域。现在的F1(世界一级方程锦标赛)赛车,车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是使用碳纤维来提高气动性和结构强度。

黑科技的应用

因为碳纤维极度高强度质量轻,又易于成型的特性,许多应用看起来都颇为令人赞叹。

以下这款德国奥迪公司生产的,全碳纤维单车,重量仅仅有12磅,也就是5公斤多一点,虽然售价也是钱包疼的18500美元。

Audi Sport Racing Bike

香港设计师Micheal Young设计的中空碳纤维椅子,仅仅有一瓶可乐的重量。

黑暗系的椅子设计,属于高强度的任性。

蜘蛛机器人拉碳纤维织出吊床

制作

碳纤维产品的加工原料一般是纤维束,或是已经编制好的纤维布料。

传统工艺中,工厂或设计师制作模具,再通过模具把布料或碳线固定其中,浸入树脂,加热或静置成型。

这个C-Bench为了保证碳纤维束紧贴模具成型,用了木工场常见的真空桌子,把一层塑料布覆盖在模具上,抽走空气,紧紧压住缠好碳纤维束的模具。

Lexus的碳纤维编制技术转换了碳纤维产品的生产思路,直接将纤维束纺织成3D的形态,再进行树脂固化,表面处理。

这样的做法大大提高了生产效率与零件精确程序,今后,只好期待更多的金属零件被碳纤维代替,轻质节能又固碳环保啦!

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