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从2022冬奥会火炬看碳纤维复合材料的耐高温和阻燃性能发展

发布时间:2022-05-12 浏览次数:1776

       2022年,注定是不平凡的一年,在众多的不平凡事件中,开年的北京冬奥会无疑给所有国人打了一针强心剂。期间一款复合新材料碳纤维火炬令人瞩目,这款被命名为“飞扬”的北京冬奥会和冬残奥会火炬外壳采用了耐高温碳纤维材料,其中的火炬燃烧罐也以复合碳纤维材质为主。这也是我们科技进步,国家富强的明显象征。

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       据冬奥会主办方工作人员介绍,这款复合新材料碳纤维火炬完美诠释了“轻、固、美”的特点。首先,碳纤维复合材料与相同体积的铝合金比,至少要轻五分之一,可以减轻火炬手的负担;其次,因为碳纤维复合材料具有高强度、耐腐蚀、耐疲劳、使用寿命长、耐高温300度以上、超强隔热等特点,比金属火炬更“坚固”可靠;再者,碳纤维复合材料拥有多种应用形式,材料铺放具有极强的可设计性,此款火炬采用的是三维立体编织成型技术,形成了具有复杂形状的优美整体。

       我国在过去很多年,一直被国外制约着碳纤维复合材料的发展,现代随着碳纤维复合材料的性能优势得到越来越多的重视,不同的行业尤其是高精尖的科技行业对其提出了更高的应用需求。例如:日益发达的航空飞机、贴近生活的轨道交通、技术进步的汽车制造这一类交通运输工具,乃至很多机械设备产业等都迫切需要通过碳纤维复合材料取代传统金属,实现轻量化和低碳环保的目标。又如,工业机械设备也在积极利用碳纤维复合材料的特殊优势,实现高效率、低能耗的产业升级。

        但是,我们原来接触的普通环氧树脂基碳纤维复合材料不能耐受过高的工作温度,这也是碳纤维复合材料在很多特定行业的应用瓶颈。为此将碳纤维复合材料的“耐高温”和“阻燃性”作为研发的重点课题,通过与树脂厂商及高校研发团队的紧密合作,一方面对碳纤维复合材料进行改性实验,添加具有“耐高温”和“阻燃”效能的溶剂,并辅以特殊的制备方法,使采用这类碳纤维复合材料制作而成的零部件产品能够在高于300℃的工作环境中正常使用,经过强化的耐高温碳纤维复合材料甚至能够经受高达1000℃的短暂高温作业,可以满足航天军工等特殊行业的特定需求。另一方面,还投入了大量的资金和科研力量,攻克了高性能热塑性树脂基与连续碳纤维之间的熔融难题,以PPS、PEEK、PA6等这类高性能工程塑料作为基体,汲取增强体和树脂基体两方面的优势,形成“耐高温”、“耐磨”性能更强的热塑性碳纤维复合材料,为工业发展与设备升级提供新的材料选择。纳米诺也一直为中国碳纤维复合新材料的发展而不断努力着。

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      话虽如此,复合材料的魅力与优势在于其无穷无尽的可变化性和可设计性,关于耐高温碳纤维复合材料,必须根据客户的实际需求和具体的应用环境对复合材料的组成与比例进行调整,在制品的成型和制造过程中,任何一个细节化的技术参数都可能对成品的性能产生重要影响。因此,“耐高温”和“阻燃性”绝不是一个简单的性能特征,它仅仅是碳纤维复合材料走向更广阔应用领域的先决条件之一。随着国家的强大和科技的进步,未来碳纤维复合材料在我国势必蓬勃发展,让我们一起为碳纤维复合材料发展而蓄力,也一起期待着。