Nissan 发表碳纤维强化聚合物新生产技术(上)

碳纤维强化聚合物(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)这种复合材料有质轻强固特性,是航太领域、顶级赛车爱用的材料之一,然而制程繁复耗时昂贵,因此应用在大众量产商品的可能性相当低。日产(Nissan)想改变这个情况,9 月发表碳纤维强化聚合物的生产新技术,开发时间可望减半,模造时间可望减少八成,开启碳纤维材料进入寻常百姓家门之路。

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碳纤维顾名思义就是纯由碳构成的微小纤维,单一一根碳纤维直径约5~8 微米(㎛,万分之一公分),从原子规模角度来看,碳纤维是一层层六边形碳原子排列(相当于石墨烯薄片)堆叠起来,结构让碳纤维具超高强度重量却相当轻。一般会将几千条基本的碳纤维组成一根碳纤维束。

碳纤维虽然本身有超高强度特性,对和纤维束同方向有很强抗拉力,若垂直施力,就像一条线一样会歪曲,为了解决这问题,碳纤维束通常必须编起来或做成复合材料,例如用碳纤维束以各种不同方向排列,然后用环氧树脂黏合,固化后定型,这样碳纤维在硬化的树脂基质里就不会歪曲移动,成为强固质轻的坚硬材料,这就是碳纤维强化聚合物,广泛应用于航太、汽车、土木工程、运动器材等领域。

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但碳纤维强化聚合物的缺点是,制作往往需要层层叠上碳纤维、涂上环氧树脂黏合,制品形状必须层层堆塑,最终在模具里紧紧夹住等待固化,相当耗费人工与时间,使碳纤维制品成本居高不下,产能与良率也不容易提升。

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