碳纖維(carbon fiber,簡稱CF)是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。既有碳材料“硬”的固有特征,又兼?zhèn)浼徔椑w維“柔”的可加工性,被譽為新材料之王。未來隨著航空航天、汽車工業(yè)、飛機制造、風(fēng)力發(fā)電、3C電子產(chǎn)品等產(chǎn)業(yè)的需求的大幅增長,以及體育休閑領(lǐng)域的平穩(wěn)發(fā)展,碳纖維市場需求增速將愈發(fā)顯著。現(xiàn)小編來說說碳纖維在筆電等3C電子產(chǎn)品外殼上的應(yīng)用。
目前Dell和聯(lián)想Thinkpad等品牌在采用碳纖維材質(zhì)作為筆電外殼材質(zhì),如Dell XPS系列采用全碳纖維的板材,外觀為3K紋路,體現(xiàn)碳纖維的紋理和質(zhì)感。Thinkpad X系列采用三明治夾芯結(jié)構(gòu)的碳纖維板材,其外觀為UD紋路+噴涂,以上兩家品牌占據(jù)了碳纖維筆記本電腦的主要份額。而其他的品牌商,如HP為了避開競爭,則采用連續(xù)碳纖維增強的熱塑性板材。
采用碳纖維增強復(fù)合材料(CFRP)作為筆記本外殼材質(zhì),既擁有鋁鎂合金高雅堅固的特性,又有ABS工程塑料的高可塑性,它的外觀類似塑料,但是強度和導(dǎo)熱能力優(yōu)于普通ABS塑料,而且碳纖維是一種導(dǎo)電材質(zhì),可以起到類似金屬的屏蔽作用(ABS外殼需要另外鍍一層金屬膜來屏蔽),如下為典型結(jié)構(gòu)材料性能與減重對比表,從表中可以明顯看出,CFRP的輕量化效果遠(yuǎn)高于金屬材料,與鋼材相比,碳纖維的強度其8倍,但重量只有鋼材的70%,與鋁相比,強度是其20倍,但重量只有鋁的40%,碳纖維質(zhì)輕、強度高、模量高,是輕量化部件的首選材料,因此是筆記本材料的理想選擇。
圖:典型結(jié)構(gòu)材料性能對比表
CFRP作為一種高性能,環(huán)保可回收的新型材料,擁有良好的導(dǎo)熱性、屏蔽性、耐候性和耐腐蝕性。碳纖維增強PC/PPS/PEEK/PI等熱塑性復(fù)合材料技術(shù)的突破及成本的下降,筆電材質(zhì)輕量化的趨勢和成本、工藝的考量,工程塑料、鋁(鎂)合金材料、碳纖維復(fù)合材料等材料的應(yīng)用越來越廣泛。
碳纖維復(fù)合材料利用碳纖維和樹脂進一步復(fù)合得到性能優(yōu)越的產(chǎn)品,其中碳纖維由鍵合在一起形成長鏈的碳原子組成,堅硬質(zhì)輕。而環(huán)氧樹脂則具有良好的壓縮和剪切性能以及低密度,因此可以制造質(zhì)輕而強度高的部件,成型工藝多樣化如濕法成型、真空袋壓、樹脂轉(zhuǎn)移、模壓、拉擠成型等,此外樹脂的選擇可用于定制特性的性質(zhì),如更長或更短的固化時間,超強抗性、高溫配方、阻燃性和使用添加劑增加斷裂韌性等。
圖:碳纖維增強環(huán)氧樹脂原理圖
碳纖維板又稱碳纖維復(fù)合板,是一種增強樹脂復(fù)合材料,密度僅為1.5g/cm3,抗拉強度為1500MPA以上,通過碳纖維預(yù)浸布層疊熱壓而成,碳纖維板一般有三種紋理:斜紋、平紋、單向紋。
碳纖維表面有高亮、啞光兩種,即3K平紋亮光、3K平紋啞光、3K斜紋亮光、3K啞光、單向純黑,備注:表面顏色與性能無關(guān),僅起美觀作用。
發(fā)展趨勢:碳纖維復(fù)合材料在筆電外殼的應(yīng)用優(yōu)勢很突出,主要是基于碳纖維復(fù)合材料質(zhì)輕、結(jié)構(gòu)強的特點,可滿足小、輕、便攜化的發(fā)展趨勢,隨著5G到來,筆記本電腦內(nèi)部器件散熱是關(guān)鍵,而碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)熱性能很強,具有天然的材料優(yōu)勢,隨著研究的深入,將有更多的應(yīng)用。但目前受制于碳纖維成本、工藝難度及著色單一等,僅用于高端產(chǎn)品。相信隨著碳纖維價格的下降、工藝及良率的提升,碳纖維復(fù)合材料在筆電上的應(yīng)用將越來越廣泛,如下為目前涉足筆電碳纖維的企業(yè)。
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原文標(biāo)題:碳纖維復(fù)合材料在筆電上的應(yīng)用進展及發(fā)展趨勢
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