碳纤维机械在机械制造领域的作用

近年来，碳纤维笔记本电脑、碳纤维自行车、碳纤维网球拍等一系列碳纤维机械产品走进寻常百姓家，让“碳纤维机械”成为人们熟悉的新材料之一。碳纤维机械除了频繁出现在日常生活用品中，还被用于汽车、航空、航天、造船、能源等高科技行业，可以说，几乎所有的军事和民用领域都可以看到碳纤维机械的身影。这一问题将揭开碳纤维机械制造的神秘面纱。

在回答这个问题之前，我们先了解一下碳纤维机械是什么，碳纤维机械顾名思义，是由碳元素组成的纤维，碳含量超过90%。微观上，碳纤维机械的结构与石墨的结构有些相似，石墨由层状碳薄片晶体组成。这些碳薄片晶体有一个名字叫做石墨烯。它只有一层原子厚度，平面中的碳原子呈六边形排列，类似于蜂窝的形状。这种独特的原子排列使石墨烯成为强和坚韧的材料。在石墨中，这些碳层状晶体规则地堆叠；然而，在碳纤维机械中，这些碳薄片晶体并不总是那么规则，有时碳薄片晶体可能会相互交叉。

碳纤维的微观结构使其具有许多优异的性能。在保持低的密度的前提下，可以获得较大的轴向强度和杨氏模量。同时，碳纤维具有良好的耐超 高温性、耐疲劳性和耐腐蚀性，以及良好的导电性和导热性。这些优异的特性是确保其在各个领域应用的前提。

虽然碳纤维主要由碳组成，但其微观结构也非常接近石墨；然而，到目前为止，人们还不能直接使用碳或石墨来生产碳纤维。他们只能使用一些含碳的有机纤维原料，将有机纤维和塑料树脂结合起来生产碳纤维。

用于制备碳纤维的有机纤维主要包括聚纤维、沥青纤维、粘胶纤维或酚醛纤维，其中聚碳纤维和沥青碳纤维被广泛使用。选择不同的有机纤维作为原料会对特定的工艺参数有不同的要求，制备的碳纤维的性能也会有一定的差异。然而，在这个过程中，通常需要纤维纺丝、热稳定（预氧化）、氧化和碳化，并伴随着脱氢、环化、预氧化、氧化和脱氧等化学变化。经过这些过程，我们可以得到碳纤维前体。

然而，前驱体的制备并不意味着制备碳纤维的过程结束。前体制备完成后，还需要经过上浆和固化的过程。所谓上浆是将前体与环氧树脂混合的过程。上浆过程中使用了许多方法。碳纤维可以通过自动浇注机浸泡在环氧树脂中，也可以手动将环氧树脂和其他聚合物与碳纤维混合。调整尺寸后，您需要执行一个步骤，即固定通话。固化过程通常被加热或环氧树脂在真空中被加压。固化主要是使涂有环氧树脂的碳纤维硬化；此外，在固化过程中，碳纤维可能发生化学反应，在前体材料中产生无碳物质，这将导致纤维颗粒之间的团聚力更强。此时，碳纤维产品已经准备就绪。