272碳纤维的应用瓶颈

对于材料科技这一块,吴皓是外行,但是顾凡却是半个内行,找他来商量一下,是很必要的。

吴皓把顾凡叫到了办公室。

“顾凡,你对石墨烯这种新型材料的相关制品有了解吗?”吴皓试探道。

“你要具体说明是哪一方面,是导电导热性,还是强度方面,或者是柔性可折叠电子产品,石墨烯应用的领域很广,不能一概而论。”顾凡显然要专业许多。

“在强度方面的应用,比如车身的减重,比如热成形各种机械构建,比如航空涡轮桨叶片的制作,电动涵道喷气发动机,之类的。”吴皓给出了一个范围。

“那就是复合航材加工技术,还有车身构件加工技术。这方面现在石墨烯材料应用得还不多,在高级自行车车架上有应用,汽车车架上现在只是用了碳纤维,减重也就是几百公斤而已,加工费用还死贵。复合航材方面,使用高强度碳纤维的比较多,使用石墨烯几乎没有,同时也面临加工难的问题,本人并不看好这方面的市场。”

顾凡对这方面有了解,但是很具体的细节,他也是不懂的,因为没有接触过相关的行业,毕竟这些行业都比较尖端,尤其是航空材料这一块,不是普通人能够涉足其中。

“车架的加工为什么会贵,跟我说一下原因,我想了解一下石墨烯材料的项目,需要一些行业知识。”吴皓说道。

“吴皓,你不会又有什么新想法了吧?我发现你每到十月份就会有一些奇怪的想法出来,而且不达目标不死心那种,虽然每次你都能搞成功,开拓出一个新的领域,可是如果你要碰石墨烯这个新型材料,我可不会支持你!”

顾凡立刻警惕起来,吴皓以前的想法虽然在常人看来是很离谱的,但是毕竟还在普通民用范畴里折腾,虽然是奇思妙想,可还是能够实现的。

这次吴皓突然提出对石墨烯这种新型材料感兴趣,这就远远超出了普通民用范畴,在这个高新材料应用领域,一不小心就会产生巨额亏损。

“淡定!你就当普通聊天,不要这么紧张。”吴皓有这方面的想法,却不敢立即透露,毕竟他需要先把两样关键的东西研究出来再说。

“好吧,我就来简单说一下。”

“减重,在汽车领域、航空航天领域,是一个永恒的话题。为了追求更快的速度、更稳定的过弯、更精准的操控,减重的设计及工艺一直是工程师们所极致追求的。相较于传统材料来说,碳纤维材料本身有着不少的优点,但是碳纤维材料并没有得到普及。”

“首先是价格贵,高强度碳纤维以T1000的价格为例,每公斤已经超过上千元,一个车架就算只有百几十公斤,就需要十几万的费用,普通用户根本承受不起。”

“其次,是不一定能买得到,高强度的碳纤维材料一直由几家公司垄断,生产技术现在集中在霓虹国手上,国内厂商现在慢慢崛起,不过产量和品质还需要继续努力。”

“然后,碳纤维材料加工环境及工艺的严苛性,进一步增加了生产成本。”

“比如,碳纤维布粘合的过程中如果粘了灰尘强度就会降低,所以碳纤维构建成型室是一个无尘,恒温恒湿,且室内外大气压恒差的环境,一个这样的车间跟绝大部分的普通厂房比起来,成本不知道高到哪里去了。”

“再说碳布粘合的过程,为了保证组间的高精度,所以采用纯手工打磨,机械臂涂胶,纯手工粘合的方式,一旦生产过程中纯手工的工序多了,时间成本和人力成本就上来。”

“低温烘烤成型的构建,需要进行喷漆,而碳纤维材质的构件比起金属材料构件而言,其所需的喷漆工艺不同,工序也更为复杂。”

“在喷漆之前需要对所有的焊缝及裸露位置使用密封胶密封,密封步骤完成以后再使用阻尼胶封涂。密封完成以后会使用纯手工的方式,对整个构建进行打磨,用砂纸将构建打磨成磨砂面,做到无一处反光,无一处露底。”

“打磨完成以后是4层漆面,全手工上漆,依次是底漆,中涂,色漆与清漆。”

“整个过程需要耗费大量人工,产量低,自动化程度难以提升,性价比不高。”

“在航空产业里,通过一体化成形技术,这部分缺点还不是很明显,成本也能被消化,毕竟航空业的利润是摆在那里的,可到了汽车制造领域,每一分钱都要细抠的时候,这种材料就只能用在产量极少的高端汽车里,要么是F1赛车,要么是限量版的跑车,要么是老板用的超级豪车。”

顾凡一口气介绍了新型碳纤维材料的工业现状,他的意思很简单,这趟浑水水很深,千万不要傻瓜一样往里面冲。

“哦,原来是这样,那石墨烯呢?在现实生活里,好像也没见过有多少应用,之前有报道说这是一种强度很高的新型材料,在很多方面都有非常好的应用前景。”吴皓大概了解了碳素材料的应用瓶颈,开始询问石墨烯的情况,此时他需要多收集资料,完成系统给出的任务。

“石墨烯性能很优异,但那是纸面上的数据,一些性能是非常完美的石墨烯才能具有的性质,在现有的制备工艺上,还达不到这样的要求。”

“比如,导电导热性能是相当牛掰的,但是一个大电流石墨烯就烧了;导热性能优异,一叠层就变得和石墨导热性能没啥分别了;透明导电性能牛掰,甚至好几家公司说自己量产了石墨烯触摸屏手机,然而,价格和OLED不能比,耐久性也堪忧。”

“现在比较成熟的应用,在润滑油、导电油墨、防腐蚀涂料这些方面,已经有实际生产应用,其它方面还需要进一步提升生产工艺,获得更大面积的单层石墨烯,才有可能得到应用。”

顾凡说出了石墨烯的行业现状,东西是有未来的,但是在现有的技术条件下,还没有很成熟的产品,让人觉得它很牛逼只是一种幻觉而已。

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