碳纤维材料-黑色黄金低空经济“必用良材”性能卓越 •

1碳纤维材料—黑色黄金，低空经济“必用良材”•高强度与高模量：碳纤维的抗拉强度极高，是钢的数倍，例如T1000级机C919发动机采用碳纤维复合材料叶片，客A350XWB的复合材料中，碳纤维复合材料占机体结构重量的•建筑领域：用于制造碳纤维增强混凝土、碳纤维增强树脂复合材料棒材、2碳化等一系列物理化学变化而制得。从分子结构上看，碳纤维可以看成是由片的各向异性，沿其纤维轴向模量高，强度高，是一种高性能的增强纤维，具有良好的导电、导热、耐腐蚀、耐超高温等特性，同时还兼备纺织纤维的柔软可2）以高模量碳纤维为增强材料，通过合理的复合材料结构设计可获3优异的综合性能，同时还兼备纺织纤维的柔软可加工性，是国际认可的现代高渐高，以及科技不断进步，尤其是在航空航天、军工制造等高尖端领域和汽车纤维按照状态可分为长丝、短纤维、短切纤维，按力学性能可分为通用型和高性能型，按照丝束规格可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，按陷均将传递到下一步并影响最终碳纤维的性能。因此，各工序精的精密配合是制备出稳定的高性能碳纤维的关键，了解并熟悉碳纤4化等一系列复杂工艺制得，每个过程均涉及流体力学、传热、传质、结构和聚同年日本进藤昭男首先发明了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维开始研制生产碳纤维的优质原丝，在1967年度、高模量PAN基碳纤维的新途径。1969年，日本东丽公司成功研究出用特殊单体共聚而成的聚丙烯腈制备碳纤维的原丝，结合美国联合碳化物公司的碳产PAN基原丝及碳纤维，但日本东丽公司的碳纤维研发与生产技术一直保持日一文可以看出，东丽2021年碳纤维产品已推出了三十余款型号，覆盖领域已从航空航天延伸至了交通轨道、海洋、压力容器、医疗、土木、电子电力等合、纺丝、预氧化、碳化、石墨化、表面处理等多个步骤，其中，每个步骤又生产过程则涉及了高分子化学、高分子物理、物理化学、无机化学、高分子加工、自动化控制等不同的学科、技术交叉和融合，是一个复杂的系统工程，最终所得到的PAN基碳纤维结构和性能强烈依赖于每一个过程中的工艺控制和5腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈与丁二烯共聚可制得丁腈橡胶，具有良好的耐油性，耐寒性，共聚单体方面，由于PAN均聚物在预氧化初始阶段温度较高，且会集中放热，从而导致预氧化过程工艺难于控制。此外，集中放热会导致原丝中PAN分子链的断裂，并形成大孔缺陷结构，影响生产工艺稳定性和碳纤维质量。在实际生产中，通常将丙烯腈与共聚单体进行共聚，以有效控制预氧化过程中放热反应，共聚单体的总含量一般在5%左右。对于制备PAN基碳纤维而6子作用生成单体自由基进而完成链增长。根据《聚丙烯腈基碳纤维》一书数据对单体的质量浓度不超过0.5%，最好在0.3%以下在AN聚合时，采用醇类或者硫醇类作为链转移剂，且加入溶剂有硫氰酸钠、氯化锌、硝酸等，有机溶剂有二甲基酰胺、二甲基乙酰胺及二甲基亚砜。其中二甲基亚砜的腐蚀性相对较低，链转移常数较小，且毒性小原丝的质量对碳纤维的性能至关重要，而得到适宜的纺丝原液又是制备高性能聚单体，共聚单体的含量合适（摩尔分数约为2%3）含杂质尽量少及最7为一步法。其聚合反应釜几乎都是搅拌釜式反应器。此外，聚合反应制得的不同批次原液在混合时，要混合均匀以减少各批次原液之间的差异、保证原液质相较于溶液聚合反应，由于水相沉淀聚合工艺得到的是粉末状或者颗粒状水相沉淀聚合工艺也被称之为二步法。目前水相沉淀聚合法得到的腈纶纤维质的结构与其性能有着非常密切的关系，而且是最终碳纤维结构形成基础和高性能的根本来源。原丝的各级结构将被有选择性的遗传至后续预氧化阶段直至碳化阶段中，因此要获得具有优异性能的PAN基碳纤维就必须控制好原丝的结8湿法、干喷湿纺（干湿）法主要适用于需要经过溶剂溶解后方可挤出成丝的高的纺丝液进入凝固浴，发生传质、传热和相分离等物理变化，从而导致PAN析9丝制备的唯一工艺。一般而言，分子量越大，承载外力的能力越强，引发缺陷碳纤维的表面缺陷是影响其力学性能的重要因素之一，使用油剂的目的是同纺丝方法选用不同的纺丝系统，但纺丝机、凝固浴、计量泵及温度控制器是拉伸装置方面，凝固浴中形成的初生纤维凝固还不够充分，必须经过一系列的剂，确保纤维质量。通常拉伸装置包括水洗前的预拉伸及之后的废水拉伸和蒸常见的辅助装置，上油装置主要为了增加纤维的抗静电能力，并在预氧化时能耐高温；烘干致密化装置可消除内应力和纤维内存在的缺陷；热定型装置可改PAN原丝在200-300℃的空气中加热，线型的PAN分子预氧化过程中原丝受到牵伸力作用,聚丙烯腈线形分子结构转化为耐热的非塑性梯型结构，这也是其在碳化过程中能够程度的表征参量有芳构化指数又称碳化指数、预氧化纤维的含水率、密度及极如果工艺参数控制不当会对碳纤维力学性能造成很大的影响,因此,控制好预氧化过程对改善碳纤维的结构和提高力学性能意义重大。控制预氧化阶段的参数预氧化温度及其梯度是PAN原丝预氧化工艺中最重要的控制因素，在很大程度上决定了纤维的预氧化程度及最终碳纤维的性能。在实际制备过程中，对于PAN原丝预氧化温度的设定，可参考预氧化过程PAN梯形结构的形成是一个复杂的化学反应过程，与普通化学反应类似，预氧化中发生的环化、脱氢和氧化反应具有很强的时间效应，反应的完成需要有一定的时间。合理控制预氧化时间对提高生产效率、降低生产成在PAN原丝预氧化过程中，纤维会产生一定的收缩，这是由于原丝在热作用下解取向和聚合物大分子链环化反应引起的，因而会产生相应的应力。在一PAN原丝的预氧化通常在空气氛围中进行，但空气中的湿度会影响其预氧化效果。一方面，空气湿度可以对原丝起到下的择优取向，另一方面，空气湿度对原丝起到钝化作用，阻碍大分子链段的加热到1600℃,经过低温碳化（400-1000℃)和高温碳化（1100-1600℃)两个阶段。在碳化过程中必须施加一定牵伸张力，从而可以优化碳分子的结晶，该环节主要包括碳化、高温石墨化、表面处理及上浆处理等步骤。PAN原丝在经历了预氧化反应以后，形成的预氧化纤维具有耐高温的梯形结构，但此时纤维内依然是有机物组成，含碳量较低，N、H、碳化过程的作用就是将纤维中非碳元素脱除，由有机物向无机物的转变，最终防止高温下与空气发生副反应。碳化温度、碳化时间及碳化张力是主要影响因时伴随着高温热解，在如此高的温度下，氮气可以和碳发生反应生成氮化物，墨纤维相比碳纤维密度增加，伸长率减小，拉伸模量升高，同时导电、热稳定和导热性能进一步提高。热处理温度的升高有利于提高石墨结构的有序度、厚度和面积，通常表现为石墨晶体结构沿纤维轴向方向增大，石墨晶体的面间距表面处理目的是在处理后纤维表面活性增加，从而提高可用于界面纤维/基上浆是碳纤维经过表面处理后收绕成卷成为碳纤维成品前的最后一道工艺工序。其主要作用是对碳纤维进行集束，类似于粘合剂使碳纤维聚集在一起，碳化工艺和预氧化工艺一样，常采用多段碳化和多段厂商上普遍采用的碳纤维石墨化设备多为高温管处理很多，主要有气相氧化、液相氧化、电解氧化、等离子体处理及涂层处理胀等性能的沥青基碳纤维。一般地，沥青基碳纤维分为通用型和高性能型沥青基碳纤维，然而通用型沥青基碳纤维对原料的预处理要求不高，所以主要应用于体育、吸附剂等民用方面。高性能型沥青基碳纤维的原料不同，主要为中间相沥青，石墨晶体有序度高，因此具有十分突出的热导率和模量，是性能优异到300GPa为标准类型，高模量型最高可以到600GPa。对于沥青基碳纤维，碳双键具有极高的强度和刚性，这种晶体结构反映在大的区别。可以通过控制沥青原料特性以及纺丝工艺条件，来控制最终沥青纤地实现零热膨胀系数的材料。沥青基碳纤维作为利用其高导热性和负热膨胀系数的新应用领域，被广泛应用于卫星的天线反射器和太阳能电池板等部件。其通用级碳纤维是由各向同性沥青制备而成，高性能碳纤维则是由中间相沥青制备而成。其制备工艺与PAN基纤维略有不同，主在制备流程与PAN基碳纤维不同的工艺过程为沥青的调制过程。沥青化学成分相对复杂，因此需要经过一系列的净化及纯化处理，改善其流变性能及调氧化法、硫化法等。各向同性沥青制备的本质是在热解反应过程中，体系发生脱氢、交联、缩合等反应，除去沥青中的轻组分，形成高软化点缩合物，同时高性能沥青基碳纤维制备的关键就在于可纺性中间相沥青的制备，要求中间相沥青即具有高度各向异性，又具有良好的纺丝性，因此，必须选择合适的脱氢、缩合等一系列反应，形成相对分子质量在370-2000之间的具有各向异为它们的存在严重影响纺丝和碳纤维的力学性能。沥青纺丝可以采用一般合成流量难以满足纺丝的连续性，容易发生断丝现象；纺丝压力太大，所得纤维直径太粗又会导致纤维物理性能的大大降低纺丝速率，对纤维的直径及取向度产生影响；纺丝速率越大，纤维受到的牵伸力增大，取向度越高。沥青熔体固化速度很快，且固化后由于纤维本身的脆性难以再次牵伸，因此为得到性能较高的碳纤维，在纺丝阶段需要对纺丝压力和纺丝速率进行调控，得到合适直径的特性；但由于沥青的可溶性和粘性，在刚开始加温时就会粘合在一起，而不能形成单丝的碳纤维，所以必须先进行碳纤维的预氧化处理。另外预氧化还可以特性得到发展，单丝的拉伸强度、模量增加。随着碳纤维应用领域的拓宽，比如说将其组装成锂离子电池和超级电容器，使得对其性质的要求更高，于是进是一种再生纤维素纤维，又称人造丝，它是利用天然纤维，如木材、麻和棉花制造的构件更轻。粘胶基碳纤维石墨化程度较低，导热系数小，是理想的隔热材料。粘胶基碳纤维碱金属及碱土金属含量低，飞行过程中因燃烧产生的钠光会因操作条件难以控制，生成左旋葡萄糖等副产物造成实际碳收率较低，碳纤维强度不理想。因此，该材料目前只用于航空航天非承压部件及民用领域。美国阿拉巴马大学开发出一种新型、绿色的可用于针对火箭喷嘴处烧蚀和隔热的碳纤维材料制备方法，该方法已获专利授权。这种全新基碳纤维层合织物上涂覆沥青并进行芯轴缠绕，经热处理使表面的沥青转变成固体碳，最终得到由碳纤维增强复合材料制备的喷嘴。用于航天飞行助推器的单型固体火箭发动机的碳纤维用量可达35t。粘胶纤维转化为碳纤维是十分复杂的物理化学反应,其脱水和热裂过程主要第一阶段(25-150℃):主要脱掉物理吸附的水分。粘胶纤维物理吸附的水分第二阶段(150-240℃):主要是分子结构内脱水,生成含有羟第三阶段(240-400℃):为激烈反应区,主要有两个竞争反应。一是,1,4-苷键热裂生成脱水环,l,6-键脱水生成左旋葡萄糖,并在较高温下转化为焦油;二是,脱水纤维素环进一步深层次地脱水生成脱水纤维素,环第四阶段(400-700℃):进行碳四残键的芳构化,缩聚为六碳原子的石墨层也会带走碳原子。特别是左旋葡萄糖和焦油的生成不仅使碳收率降低，而且对纤维造成严重污染，导致单纤维之间的粘连，碳化后变硬发脆和断丝。因此，行之有效的方法，也是目前生产粘胶基碳纤维普遍采用的方法。引入催化脱水剂的作用主要是降低热解热以及使结构脱水、热解反应向低温侧移动，从而缓和了热解和脱水反应，给生产工艺参数的控制带来许多方便。从这种意义上来讲粘胶纤维的催化脱水剂引入的作用类似PAN树脂的共聚引发单体（如衣康酸粘胶纤维生产碳纤维的工艺流程与PAN基碳纤维的流程相比增加了两段工化处理是制造粘胶基碳纤维的重要工序,是有机粘胶纤维转化为无机碳纤维的般为20％-62有机催化脱水剂的浸渍量一般为2%-2化，使白色粘胶纤维转化为黑色预氧丝，并赋予其阻燃性。预氧化炉的温度分和产生的焦油相当多。因此，如何瞬时排出废气和焦油成为一个重要的设计参具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。碳纤维复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。碳纤维复合材料是一种两相复合材料，是由有机纤维转化而成，其具有优异的力学性能，同时还具备以各种聚合物材料为基体的碳纤维复合材料统称为碳纤维聚合物基复合材料，也可称为碳纤维树脂基复合材料。按照树脂基体材料的性能可将复合材料分为通用性树脂基复合材料、耐高温型树脂基复合材料、耐化学腐蚀型树脂基高比模量。高强高模碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的5倍、铝合金的耐疲劳性能好。树脂基复合材料的疲劳极限可达其拉伸强度的7蚀性能好。树脂基复合材料的界面有很好的阻尼功效，减震能力强。加工工艺基复合材料的形成与制品的成型是同时完成的，该材料的制备过程也就是其制减少了组成零件和连接件的数量，进而减轻制品质量并降低工艺消耗。其次，由于树脂在固化前具有一定的流动性，纤维又很柔软，依靠模具容易形成要求的形状和尺寸，因此树脂基复合材料的成型较为方便，可制造单件和小批量产品。聚合物基复合材料的制造大体包括预浸料的制造、成型及制件的后处理与纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制备复合材料的中间材料，可广泛用于手糊成型、自动铺层或缠绕成型等复合材料制备工艺中。目前世界上大部分碳纤维都是以预浸料形式应用的，复合材料制品的力学及化学性质在很大程度上取决于预浸料的质量。但预浸料一般在低温下储存以保证使用时具罐成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型及树脂传递成型为使用较为普遍的方产品形状，但很多情况下纺织成型的产品并不能很好地满足精度或者装配的要方式，其中应用最为广泛的就是机械加工。机械加工CFRP经过长时间的发展已经具备了成熟的加工工艺和专用的加工设备，基本能够满足使用要求，但随着应用的规模化，高精加工的需求越来越多，机械端：加工时材料本身的结构会被破坏，造成纤维断裂，还伴随有切削热损伤问工艺制作而成的复合材料称为碳纤维金属基复合材料。基体一般在连续纤维增强金属基复合材料中占据50%-70%体积，在短纤维增强金属基复合材料中占据70%以上体积。典型的碳纤维强化金属复合材料有：碳纤维-银复合材料、碳纤材料则适用于350℃~1200℃温度区间。铝、镁及其合金使用温度在450℃以下，钛合金使用温度在450-650℃之间，金属间化合物、镍基、铁基耐热合金使用温度在650-1200℃之间。碳纤维/金属基复合材料的制预制丝。纤维增强金属基复合材料的制造较困难，需要考虑增强材料的排布，界面反应、经济性及残余应力等多方面的因素。为了顺利地进行最终成型，做出质量强度等性能优良的纤维增强金属基复合材料制品，其成型方法大致有四种路线，分别是纤维直接编织成型、纤维经表面处理成型、纤维制成预制带与碳纤维的表面性能取决于其粗糙度的大小、活性官能团的种类和数量的多其表面有很多微孔、异物、晶体等，这些是影响复合材料中基体与增强体之间面处理后，碳纤维增强材料的力学性能（如层间剪切强度、界面剪切强度）会基体与增强体之间的界面反应不严重。常用的方法有粉末合金、固态热压法、液态法是指基体金属基本上处于熔融状态下与固态的增强体复合的制造方法。液态法的制造温度较高，在制造过程中须严格控制浸渍温度、液态基体与这类界面结合层往往不是一种化合物，厚度一般为亚微米级。交换反应结合：碳纤维陶瓷基复合材料将整体式陶瓷的耐热和耐化学性与碳材料的机械强度结合在一起。陶瓷一类的无机材料在耐热、抗氧化、耐磨、耐腐蚀、电性能合材料在多个维度上具备均有较高的性能，可用于平板构件或者曲率半径较大的壳体构件。短纤维增强复合材料具有一定的各向异性，可制作高性能的复合陶瓷基复合材料的制造通常分增强体材料掺入未固结的基体材料及基体固瓷基复合材料的主要制造方法有料浆浸渍及热压烧结、原位化学反应法、直接合材料的制作流程可以包括为：短纤维分散→纤维与基体材料混合→成型→烧的碳纤维陶瓷基复合材料的抗氧化性低。针对第一个缺点，大多数从基体类别及工艺进行改进，而第二个缺点则可从碳纤维的改性、基体的抗氧化、界面层2.1.4碳纤维+碳材料：超高温下结构法制备而成的复合材料。它不仅具有炭素材料优异的耐烧蚀、高温强度高等特点，而且具有纤维增强复合材料可设计性强，优异的力学、热物理和抗热冲击的高温热防护材料，被广泛应用于战略导弹弹头端头、发动机喷管、航天飞机），差异。故应该保证所选择的碳纤维能够满足其特殊使用要求，如需满足不同需高压液相法。其中高压液相法因可将致密化周期由几个月缩C/C复合材料在400℃以上开始氧化，严制可以大幅提高C/C复合材料的抗氧化性能与抗烧蚀即通过在C/C复合材料外表面形成有效的氧化防护涂层2.2价格角度：工艺设备革新及回收推原丝端以主营碳纤维原丝的吉林碳谷为例。吉林碳谷在招股书中指出公司主要产所需的原材料和能源消耗较多，且具有占地面积大、设备价值高的特点，导丙烯腈方面，根据恒神股份招股书披露，丙烯腈为石油化工产品，采购价格受国际石油价格波动影响。石油为大宗商品，其价格受供需关系、世界经济政治生产所需设备价值较高，折旧金额较大，一般通过工艺改进、规模效应来尽可即生产500t碳纤维需配备1100tPAN原丝生产能力。在碳纤中，即使规模很小，其辅助工程、生产装备也必须齐全，因而规模效益在碳纤制品设计制造方面，碳纤维复合材料结构成型与材料成型同时完成，下游产品性能受纤维与树脂匹配性、工艺性等影响较大，因此必须发展由原丝到碳纤维再到复合材料的全产业链。下游产品的开发，要与碳纤维的研发形成一个然气、电力、蒸汽等价格由政府统一调控，价格相对稳定。因而碳纤维企业一价主动权。碳纤维原丝制备及碳纤维制备方法多种多样，每一种工艺均存在优业化关键技术及应用”成果荣获2017年度国家科学技术进步一碳纤维领域唯一获得该项殊荣的企业，奠定了公司在国内碳纤维领域的技术领他方采购聚合釜、纺丝机等公司拥有核心工艺技术的关键设备，同时，江苏鹰1980年开始，国外碳纤维技术步入发展期，每年专利申请量均超过60件，且在1989年达到341件之多;20世纪90年代，经济危机，该领域的专利申请数量出现下降趋利申请量开始呈现增长态势，尤其是2010年之后，我国专利申请与原液可纺性相关的研究例如共聚单体改性、聚合体系中引发剂的选择、共混量和生产成本的关键。因此在保证质量的前提下，如何缩短预氧化时间是当前难点。在聚丙烯腈基碳纤维制备过程中，预氧化是决定碳纤维各项指标的关键中，需要综合考虑温度和时间的影响，预氧化不仅控制碳纤维的产量，同时也通过热风循环系统能够多次利用热风，减少热能量损失。已知为防止预氧化处理过程中单纤维间发生熔接，会采取给予前体纤维丝束油剂的方法，但油剂在如果不及时对预氧化炉内加以清洗，可能会导致排风口处用于风速整流的多孔板发生堵塞，阻碍热风循环，轻则引发断纱，重则导致火灾。但对预氧化炉进当前复合材料低成本化技术发展方向主要有非热压罐成型工艺(Out-术及设计制造一体化技术等，其中快速固化成型技术是当前发展的有效降低成本、提高效率的成型技术，具有非常重要的工程应用价值。据估算复合材料制生产效率低、工艺辅料昂贵等。根据《低成本非热压罐工艺在飞机复材结构上的应用》一文披露，对于采用热压罐固化的先进复合材料结构，材料成本占总成本约15%左右，设计成本仅占总成本的5%，其余成件快速发展应用及低成本、超大型的制造需求下，低成本的非热压罐成型技术OOA树脂相比于热压罐成型树脂自身挥发物含量应该更低、流变行为更精细可控。因此在树脂制备过程中，尽量采用真空条件制备，尽可能除去树脂体OOA成型技术突破了热压罐尺寸限制，适真空固化成型工艺步骤基本与热压罐固化工艺步骤相同，但需在预浸料铺覆时尽量减少夹杂、包裹气体，国际上常用的做法是长时间的预压实过程，每铺覆几层，即抽一次真空压实一定时间，尽可但预压实过程并非必需步骤，可以用较低温度的短时恒温来替代漫长的预压实液体成型工艺（LiquidCompositeMoldi维的浸润并经固化成为制品，可以省略预浸料加工、预浸料低温储存和使用昂贵的热压罐3道工艺过程。LCM工艺主要包括三大类：即树脂传递模塑成型件，使原来的61个部件减少到了1个，大大降低了制造成本；Hercules公司使用玻璃纤维与碳纤维混编的预制体制造导弹机翼等部件，其成本仅为连续材料技术在降低成本和提高效率方面已达成共识，世界上几家大的复合材料制造厂商都分别发展了各自的快速固化预浸料体系，主要有美国Hexcel公司的为趋势。环氧树脂固化剂同样有很多种类，按照与树脂混合后，在常温常态下的储存稳定性可以分为两种：普通固化剂和潜伏性固化剂。普通固化剂主要包括：咪唑类、硫醇类、脂肪族多胺和脂环族多胺等。其室温下就可以固化环氧非常容易发生混合不均匀的现象。而潜伏性固化剂则能有效解决以上问题。潜才会大规模地引发环氧基团反应，因此，其与环氧树脂混合体系具有较长的储HEXCEL的快速固化复合材料体系正在汽车和体育用品领域大规模推广应用，日本三菱人造丝公司的碳纤维快速固化预浸料R02用于生产斯巴鲁翼豹浸料生产LEA跑车。其他掌握快速固化预浸料技术的企业如三菱也都把快速固化预浸料技术应用于汽车作为一项重要的研发推广内容，充分认识到该技术在国内，中航复合材料有限责任公司推出的ACTECH12汽车厂商合作联手推动碳纤维复合材料在汽车零部件领域的应用。快速固化预浸料在某电动汽车电池箱、某新能源汽车引擎盖、某无人机螺旋桨等汽车及民性好，室温储存期长，耐热性良好（Tg≥140℃),复合材料生产周期可由原来期，以满足大批量、快节奏生产的需要。”低温固化成能环氧树脂复合材料制造大多采用预浸料形式，在中高温固化（120-180℃)成型。较高的固化温度不但增加了复材的内应力，影响制件的尺寸精度，而且还使得制造成本较高，即使小批量制造，成本也在60%-70%，其中的高能耗、长90℃固化，可以采用非热压罐固化，有效降低固化应力，大幅度降低复合材料较低等优势，并可通过脱模后的自由高温后处理工艺来提升复合材料的力学性能和耐热性，是复合材料低成本制造技术的重要发展方向之一。常见的低温固树脂体系适用期一般为几个小时。采用预浸料形式来制备低温固化复合材料并不多见，主要是由于一般的低温固化树脂体系适用期只有几个小时，做成预浸之间的矛盾，即要求树脂体系满足固化温度低，室温适用期长等要求，同时低即在低温下能够制备树脂胶膜和进行胶膜与纤维的预浸。因此，市面上见诸报必须实现复合材料的低成本快速成型。为降低材料和制造成本，汽车用复合材学联合针对汽车复合材料零件快速成型开发的工艺。将纤维编织物垂直放置于模具上，树脂在真空下注射，两端模具和模固化。该成型工艺的主要特点是产更广的同时也具备结构可定制化的优势，通过结构的设计和制造一体化流程，每个人都可以设计并制造出自己需要的结构。虽然3D打印技术在结构设计方面的优势表现突出，但在材料方面，主流的聚合物3D打印材料无法满足模型具有成本低、打印速度快、材料选择范围广等优点，但其成型的尺寸稳定性一塑性树脂线材代替纯树脂线材，打印制备短纤维增强热塑性复合材料。而连续纤维增强热塑性复合材料的FFF制备工艺则相对复杂，一般分和预浸丝法两类。目前主流的纤维增强复合材料打印设备都是基于此方法进行碳纤维3D打印技术打印了一辆汽车，该3D打印设备可以以每小时40磅碳纤维增强复合材料的打印速度进行3D打印。汽车拥有较高的强度质量比和刚度，可降低打印过程中的扭曲变形。2016年LocalMotors公司，制造了一辆3D打印自动驾驶电动常规条件下不溶于溶剂，也无法自然降解。如果不进行回收处理，将会造成环碳纤维增强聚合物基复合材料在制造过程中预计产生40%的边角废料，每英国再生材料ELG碳纤维公司总经理FrazerBarnes认为使用可回废弃物，破坏碳纤维与树脂基体之间界面粘合力，从而使得碳纤维从树脂基体中剥离，随后通过筛分得到富含树脂基体细粉末及短切碳纤维回收料。物理回机械回收法降解回收CFRP废弃物可以产生一些新的材料进行应用，例如，炼铁的还原剂、公路铺设的原材料等。但是，该方法只能得到短切碳纤维，且表热分解是指在高温加热条件下使聚合物断链分解。聚合物基复合材料所用基体树脂种类很多，还包括各类附属组成，这些物质均可以在加热条件下分解成小分子化合物，因而热分解法是目前聚合物复合材料的主要方法，也是目前回收树脂基聚合物的主要商业化方法。热分解法根据反应气氛、反应器和加热溶剂分解法是利用各种化学溶剂将已固化树脂基体或可溶性物质分解，对余下的碳纤维进行回收，也称为溶剂法。根据溶剂的使用状态，分为普通溶剂组合工艺进行回收是针对采用一种回收方法无法处理的废弃复合材料的极纤维优异的力学性能及电磁性能。对废料进行分离回收处理可以获得高价值的碳纤维，但所需投入较大，短时间内实现工业化尚有难度，需要成本更低、耗能更少的环境友好型材料再利用技术。目前回收的纤维一般均采用降级再利用收再利用技术大多需要高压、高温、高腐蚀性条件，存在一定危险性，需要进根据碳纤维国内知名企业广州赛奥碳纤维技术股份有限公司发布的《20212021年中国碳纤维的总需求为62,379吨，对比2020年的4年基础上持续走高。进口碳纤维及其制品，数量同比仅仅增加了9.15%，而金行器机体材料的设计选材的重要决定因素是轻质高强、耐超高温和耐性及优良的飞行性能，因而飞行器的设计需要尽可能提高结构效率，且避免付碳纤维增强复合材料是航空工业应用比较广泛的复合材料之一,由于其密度仅为铝合金的60%,在飞机结构设计中大量使用可以使结构质量减少20-25%。飞机上最常用的是碳纤维增强复合材料是树机尾翼的设计采用了复合材料。民用飞机方面，波音公司生产B787客机中碳纤维增强复合材料和玻璃纤维增强材料已占全机结构重量的50%,可节省燃油复合材料仅约占5%,而它的接替者V-22倾转旋翼机的机身和尾翼采用的是成本降低22%。2020年获得欧洲航空安全局的型号合格证的H-160直升机则成为了世界上第一款全复合材料民用直升机,其桨毂中央件采用碳纤维增强聚技术。美国先进RQ-4全球鹰无人侦察机的机翼、尾翼、发动机短舱、后机身维增强环氧树脂复合材料,尾翼使用的是碳纤维或芳纶纤维增强环氧树脂复合度达4-10马赫时，表面温度范围可达445-3173℃,普通的铝合金甚至钛合金下依然保持优异力学性能的碳纤维复合材料无疑是未来最佳选择。在大型运载中广泛采用碳纤维，有效地减轻了上面级结构质量，对提高运载火箭发射有效载荷的能力具有十分明显的效果。美国的“大力神”火箭采用碳纤维作为整流碳纤维大量使用可以减轻导弹的质量,增加导弹的射程,提高落点的精度,因此碳纤维复合材料常应用于导弹壳体、发射筒等结构中。俄罗斯圆锤潜艇发射动机壳体材料,并在其拦截器舱体结构中使用了高道导弹使用由碳纤维复合材料编织而成的发动机外壳。高模量碳纤维增强碳复提高推重比、降低服役成本一直是军用发动机的研制焦点。当前最先进的的冷却结构才能满足先进航发的热结构用材需求，寻找下一代耐高术相对成熟的独特优势。相对核能，风能具有更高的安全性；相对水能，风能得以快速发展，风电装机容量也在高速扩增，这进一步促使风力发电在世界范围内日益成为一个迅速增长的新兴产业。风电的原理便是风力机将空气的动能转化成旋转机械能。当来流接近风轮后，速度逐渐降低，流动面积逐渐增加，空气压力逐渐增加，将动能转变成压力能；当气流经过风轮后，压力能转变成 伴随而来的则是要求叶片的质量不能增加太多，且模量要更高，材料就是其中的关键因素。叶片材料要满足密度－性能－成本三方面的平衡关系，叶片材料电机组的容量很小，所以叶片的尺寸不能太大，相对于金属，选用木材制备叶片更合适。第二，木材的密度显然要小于金属，所以使用木材制备的叶片更加影响很大。伴随着技术的发展，木质叶片的尺寸渐渐不能与发电机组的容量相风力发电机组容量的增大使得金属叶片逐步被开出来。金属叶片相较于木质叶片更容易加工成型，而且采用金属制备的叶片的尺寸大于采用木村制备的叶片的尺寸，发电量进一步增加，使金属叶片—度被认为是风电叶片最理想的材料。但是金属叶片有其固有的内在缺点，如不耐腐蚀、密度较大等。在金属二十世纪五十年代左右伴随着纤维增强复合材料的出现，开始使用复合材料替代金属材料制造叶片，风力发电才开始大规模投产。复合材料叶片几乎没的模量比金属的模量稍低。第三，复合材料比金属耐腐蚀，使用寿命更长。第有三种：预浸料工艺、灌注工艺和拉挤工艺，利用拉挤工艺来生产主梁是近年不多，采用预浸料工艺生产主梁时，由于能耗及设备制约，只能使用低温固化据可知，2020年石油、煤炭及天然气等排放的二氧化部分金属矿产我国产量低，未来或将无法满足部分可再生能源的大规模应清洁低碳。不论氢燃烧还是通过燃料电池的电化学反应，产物只有水，没有传以短切碳纤维为原料制造而成，具有机械强度好、质量轻、孔隙率高、透气性车轻量化是当前减少油量消耗及保护环境的有效途径。碳纤维复合材料凭借自为核心制造材料。将碳纤维复合材料与传统金属材料进行对比可知，复合材料的比强度及比刚度明显高于普通金属材料。在相同结构强度条件下，采用碳纤维复合材料制作汽车零部件，其