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爲什麽碳纖維這麽貴?
发布时间:2021-03-06 09:28 | 浏览次数:



公認的是,
碳纖維由于其強度特性和較輕的重量而越來越多地用作其鋁,鋼和多種其他材料的替代品。隨著材料科學和制造技術的不斷發展,其多功能性,高性能和可定制的功能只會增加看似無限的用途。
从表面上看,与钢和铝直接相比,碳纖維的高昂成本似乎是阻碍其更广泛采用的障碍。但是,与其他材料相比,使用碳纖維对简单的成本影响更大。

加工和規模經濟

由于就其相对强度而言,碳纖維与金属的比较最多,因此它们的生产方法也大不相同。诸如钢和铝之类的金属是从原始矿石中提取出来的,然后直接转化为最终产品,或作为散装材料提供,随后再成型或制成最终产品。这些技术是经过时间考验的标准化过程,已经发展了数百年。
相比之下,碳纖維生产是一个相对较年轻的过程。它使用化学和机械过程控制有机聚合物的原子组成,以绘制长且细的5-10 µm直径的线束。然后将成千上万的这些线束嵌入稳定的环氧树脂基体中,以形成复合材料。制造商根据特定应用的特定强度和机械要求,使用专有配方和材料组合来生产各种复合材料。整个过程非常耗时,需要分几个步骤进行仔细控制和质量监控,以实现每个独特应用程序的设计性能要求。
从体积的角度来看,碳纖維是相对专业的,具体取决于最终产品或预期应用的性能要求。定制設計通常用于專門解決任何給定項目的材料需求。制造商提供的“標准産品”很可能是取代金屬或其他材料以提高性能的獨特設計挑戰,但可能會爲市場提供更廣泛的采用。
金属通常被视为商品,其市场价格由供求关系决定。在民用项目或造船中大量使用钢材会对规模经济产生明显影响。全球钢铁和铝的全球产量以百万吨计,其中碳纖維为数千吨。碳纖維在航空航天工业中的广泛采用正在缩小这一差距。但是,在无法使用碳纖維或无法从其更高性能中受益的应用中,将大量生产金属。

投資回報率(ROI)與成效

金属的材料特性和将其整合到最终用途中是众所周知的,并且基于历史经验和广泛使用。在任何给定应用程序的设计中,它们的材料特性,性能和成本通常是可以预测的。碳纖維的定义不明确。
由于航空或航天器重量的显着减少,因此航空航天工业权衡了使用碳纖維的费用与较长飞行范围的性能优势之间的权衡。从长远来看,与碳纖維相关的溢价不被视为制造成本,而是就投资回报率而言的长期利益。工業自動化权衡了每件成本,而轻质材料的优势在于提高了生产线速度,减少了电动机和执行器的磨损和负荷,并降低了能耗。鉴于获得了巨大的收益,碳纖維的使用不仅是材料成本与最终产品的生命周期价值和性能之间的简单计算。
在将高级材料(例如碳纖維)设计到项目中时,工程师必须确定对于特定应用最重要的材料属性及其对产品成本与性能的影响。MANBETX体育新材料可以帮助您找到一种创新的解决方案,以弥合成本与性能之间的差距。
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