Efter årtionden av utveckling har högpresterande avancerade kompositmaterial kolfiber blivit en av de föredragna materiallösningarna för att uppgradera flyg, järnvägstransporter, intelligenta maskiner, avancerad medicinsk utrustning och olika civila produkter. Kolfiberkompositmaterial har prestandafördelar såsom låg vikt, hög hållfasthet, låg krypning, korrosionsbeständighet och utmattningsbeständighet. Men när man tillgodoser särskilda behov finns det fortfarande vissa problem eller defekter. Hur man effektivt kan förbättra dessa problem och förbättra tillämpningsvärdet för kolfiberkompositmaterial är frågan som behöver utforskas i den här artikeln.
1. Härdning
Kolfiberförstärkta kompositmaterial har hög hållfasthet och bra prestanda, men den speciella gjutningsprocessen av kompositmaterial kan ha en negativ inverkan på deras slaghållfasthet, brottseghet och delamineringshållfasthet. Kolfiberkompositmaterial kommer att bilda olika brottmekanismer under mekaniska belastningar. När väl den frigjorda töjningsenergin överstiger den energi som krävs för att skapa en ny yta eller generera plastisk deformation nära sprickspetsen, kan allvarliga konsekvenser uppstå under dessa stadier av sprickutbredning.
Att tillsätta härdningsmedel till hartser är en konventionell metod för att lösa sprödheten och lätta uppkomsten av små sprickor i kolfibermaterial. Seghetsförbättrande partiklar har emellertid i allmänhet dålig spridning och bildar ofta områden med hög och låg partikeldensitet, vilket kan minska den totala prestandan hos kompositmaterial. För närvarande börjar utvecklade länder som Europa och Amerika lägga nanofibermembran mellan prepreg-lagren. Dessa membran ökar inte tjockleken och vikten av prepreg, men kan fungera som nanoskala förstärkande material för spröd hartsmatris i mellanskiktsområdet, och i slutändan bildar ett segare harts (som kan användas tillsammans med andra härdningssystem). Denna lösning är fördelaktig för att förbättra egenskaperna mot delaminering, skadetolerans och antiutmattning hos kolfiberkompositmaterial, vilket minskar förekomsten av små sprickor under tryck eller stötar.
2. Termoplast
För närvarande är de mest använda kolfiberkompositmaterialen i Kina fortfarande huvudsakligen baserade på epoxiharts. Detta värmehärdande kolfiberkompositmaterial kan möta allmänna industriella eller civila behov, men för vissa komponenter med extremt höga prestandakrav finns det fortfarande ett visst gap i högtemperaturbeständighet och slitstyrka hos epoxibaserade kolfiberkompositmaterial. Av denna anledning söker många företag inom kolfiberindustrin aktivt lösningar.
För kolfiberkompositmaterialsystem är det inte bara svårt att uppnå både hög hållfasthet och hög temperaturbeständighet, utan även prestandafördelar som slitstyrka kommer att vara ömsesidigt begränsade. Den främsta anledningen till att kolfiberkompositmaterial inte är resistenta mot höga temperaturer beror på matrismaterialet. Tidigare förbättrades värmebeständigheten hos kompositmaterial vanligtvis genom tillsats av bismaleimid och andra metoder, men de slutliga prestandaresultaten var fortfarande inte särskilt idealiska. För närvarande kan lokaliseringen av enkelriktad prepreg såsom kontinuerlig kolfiberförstärkt PPS/PES/PA6/PEEK ersätta värmehärdande kolfibermaterial i speciella eller avancerade komponenter, vilket kan förbättra de omfattande fördelarna med kolfibermaterial såsom hög hållfasthet, hög temperaturbeständighet, god slitstyrka, korrosionsbeständighet och hög säkerhetsfaktor. Det har blivit en av de föredragna lösningarna för kolfiberkompositmaterial som inte är resistenta mot höga temperaturer och slitage.