Etter flere tiår med utvikling, har høyytelses avansert komposittmateriale karbonfiber blitt en av de foretrukne materialløsningene for oppgradering av romfart, jernbanetransport, intelligent maskineri, avansert medisinsk utstyr og ulike sivile produkter. Karbonfiberkomposittmaterialer har ytelsesfordeler som lav vekt, høy styrke, lav kryp, korrosjonsbestandighet og tretthetsbestandighet. Men når man møter spesielle behov, er det fortsatt visse problemer eller mangler. Hvordan man effektivt kan forbedre disse problemene og forbedre bruksverdien av karbonfiberkomposittmaterialer er problemet som må utforskes i denne artikkelen.
1. Herding
Karbonfiberforsterkede komposittmaterialer har høy styrke og god ytelse, men den spesielle støpeprosessen til komposittmaterialer kan ha en negativ innvirkning på deres slagfasthet, bruddseighet og delamineringsstyrke. Karbonfiberkomposittmaterialer vil danne ulike bruddmekanismer under mekaniske belastninger. Når den frigjorte tøyningsenergien overstiger energien som kreves for å skape et nytt overflateareal eller generere plastisk deformasjon nær sprekkspissen, kan det oppstå alvorlige konsekvenser under disse stadiene av sprekkforplantning.
Tilsetning av herdemidler til harpiks er en konvensjonell metode for å løse sprøhet og lett forekomst av små sprekker i karbonfibermaterialer. Imidlertid har seighetsforbedrende partikler generelt dårlig spredning og danner ofte områder med høy og lav partikkeltetthet, noe som kan redusere den totale ytelsen til komposittmaterialer. For tiden begynner utviklede land som Europa og Amerika å legge nanofibermembraner mellom prepreg-lagene. Disse membranene øker ikke tykkelsen og vekten av prepreg, men kan fungere som nanoskala forsterkende materialer for sprø harpiksmatrise i mellomlagsområdet, og til slutt danner en tøffere harpiks (som kan brukes sammen med andre herdesystemer). Denne løsningen er gunstig for å forbedre antidelaminering, skadetoleranse og antitrettingsegenskaper til karbonfiberkomposittmaterialer, og reduserer forekomsten av små sprekker under trykk eller støt.
2. Termoplast
For tiden er de mest brukte karbonfiberkomposittmaterialene i Kina fortsatt hovedsakelig basert på epoksyharpiks. Dette varmeherdende karbonfiberkomposittmaterialet kan møte generelle industrielle eller sivile behov, men for noen komponenter med ekstremt høye ytelseskrav er det fortsatt et visst gap i høytemperaturmotstand og slitestyrke for epoksybaserte karbonfiberkomposittmaterialer. Av denne grunn søker mange selskaper i karbonfiberindustrien aktivt løsninger.
For karbonfiberkomposittmaterialesystemer er det ikke bare vanskelig å oppnå både høy styrke og høy temperaturmotstand, men også ytelsesfordeler som slitestyrke vil være gjensidig begrenset. Hovedårsaken til at karbonfiberkomposittmaterialer ikke er motstandsdyktige mot høye temperaturer, skyldes matrisematerialet. Tidligere ble varmebestandigheten til komposittmaterialer vanligvis forbedret ved å tilsette bismaleimid og andre metoder, men de endelige ytelsesresultatene var fortsatt ikke veldig ideelle. For tiden kan lokaliseringen av ensrettet prepreg som kontinuerlig karbonfiberforsterket PPS/PES/PA6/PEEK erstatte termoherdende karbonfibermaterialer i spesielle eller avanserte komponenter, noe som kan forbedre de omfattende fordelene med karbonfibermaterialer som høy styrke, høy temperaturbestandighet, god slitestyrke, korrosjonsbestandighet og høy sikkerhetsfaktor. Det har blitt en av de foretrukne løsningene for karbonfiberkomposittmaterialer som ikke er motstandsdyktige mot høy temperatur og slitasje.