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　　1960年代，碳纖維首次在固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)殼和坦克中被使用時(shí)，它不僅可以代替玻璃纖維，而且還可以替代其他各種材料。

　　發(fā)生了什么？

　　50年后，它仍然是一種神奇的材料。當(dāng)然，蝙蝠俠的西裝里也有，昂貴汽車的儀表盤和性能部件上都有少量的配置，但每kg10美元的價(jià)格對(duì)于大規(guī)模部署來說還是太貴了。我們已經(jīng)使用了幾十年了，我們的材料科學(xué)摩爾定律在哪里使這種材料便宜？為什么這些東西仍然那么貴？

　　事實(shí)證明，即使在半個(gè)世紀(jì)之后，這些東西仍然是制造商的主要痛苦。

　　在碳纖維成為碳纖維之前，它開始是一種基礎(chǔ)材料，是一種有機(jī)聚合物，其碳原子將一長(zhǎng)串稱為聚丙烯腈的分子粘合在一起。對(duì)于類似于毛衣和地毯中的丙烯酸樹脂的材料來說，這是一個(gè)大詞。但是不同于地板和衣服丙烯酸，變成一種比鋼鐵更堅(jiān)固，價(jià)格更高的更輕的材料。每千克30塊錢的價(jià)格聽起來似乎并不昂貴，但在制造過程中，這個(gè)數(shù)字卻飆升了。

　　也要看到，要獲得碳纖維的碳部分，原料的一半丙烯酸必須被踢掉。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室聚合物基復(fù)合材料小組的鮑勃·諾里斯解釋說：“最終產(chǎn)品的成本將是開始時(shí)的兩倍，因?yàn)橐话霑?huì)燃燒掉。” “甚至在不考慮能源和設(shè)備之前，最終產(chǎn)品中的前體成本約為每千克35元?！?/p>

　　每千克35元的價(jià)格也是使碳纖維進(jìn)入主流汽車應(yīng)用的魔幻數(shù)字。因此，就目前而言，僅基礎(chǔ)材料就已經(jīng)超出了預(yù)算。

　　制造商還必須處理在加熱過程中不會(huì)殘留的丙烯酸。需要處理廢氣，以免污染環(huán)境。綠色并不便宜。諾里斯說：“這涉及很多能源，很多房地產(chǎn)和很多大型設(shè)備。” 那只是在制造單個(gè)纖維本身。

　　讓我們花點(diǎn)時(shí)間討論一下我們?cè)谥圃爝^程中的位置以及我們?cè)噲D達(dá)到的位置。當(dāng)您想到碳纖維時(shí)，您會(huì)想到那種看上去棒極，堅(jiān)硬，超輕，有光澤的面板，并且具有可見的組織，對(duì)嗎？好吧，我們剛剛完成了工作。我們?nèi)匀槐仨殞⑺鼈兣帕谐梢粋€(gè)網(wǎng)格，利用該材料的單向強(qiáng)度并將它們粘合在一起。

　　給織造產(chǎn)品釘釘意味著確保所有股線都在拉扯其重量。
　　碳纖維制造商解釋說：“您必須擔(dān)心纖維是平行的并且都被均勻拉伸?！?nbsp;晶格中的波浪形線束會(huì)在直纖維上施加額外的應(yīng)力，而該直束線最終會(huì)先斷裂。為了彌補(bǔ)編織不完美的可能性，制造商可能會(huì)將已經(jīng)昂貴的纖維多穿進(jìn)必要的百分之十。

　　單獨(dú)地，股線并不是制造商需要的強(qiáng)項(xiàng)。它們是鋼筋一樣的鋼筋混凝土。目前，碳纖維可與熱固性樹脂一起使用。它們共同構(gòu)成了一種復(fù)合材料，可以將其加工成某種形狀。問題在于，一旦樹脂在高壓釜中成型并固化，就無法在不擰緊產(chǎn)品結(jié)構(gòu)完整性的情況下改變其形狀。一個(gè)小錯(cuò)誤意味著很多浪費(fèi)和時(shí)間?？紤]到汽車行業(yè)沖壓車身板的速度，熱固性需要一個(gè)多小時(shí)，這是一個(gè)很長(zhǎng)的時(shí)間。

　　因此，碳纖維不僅僅需要一個(gè)天才的修理就可以進(jìn)入較低的價(jià)格等級(jí)，還需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行大修。就像任何提供巨大財(cái)務(wù)回報(bào)的東西一樣，這個(gè)行業(yè)也正在發(fā)展。

　　例如，那些毛衣類型的丙烯酸樹脂可能會(huì)代替制造商現(xiàn)在使用的丙烯酸樹脂。諾里斯說：“設(shè)備的專業(yè)性較差，因此可以將前體成本降低20％至30％?！?nbsp;他們還檢查了木質(zhì)等可再生碳纖維原料，例如木質(zhì)素，而不是目前的石油基原料。

　　替代的轉(zhuǎn)換過程（即將熱交換為等離子加熱）也可以降低成本?！八鼫p少了時(shí)間，因?yàn)槟槐丶訜嵴麄€(gè)爐子；您可以產(chǎn)生等離子體來包圍燈絲，” Norris解釋說。

　　科學(xué)家們還沒有完全確定使碳纖維與熱塑性樹脂一起使用的化學(xué)過程。但是，一旦這樣做，Toho Tenax America的Klawonn預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)換過程中的成本將降低60-70％。最大的變化是熱塑性塑料快速凝固并且可以熔融和重熔，這可以減少發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)的浪費(fèi)。

　　變革即將到來。諾里斯指出，像空中客車A380這樣的新型商業(yè)客機(jī)都安裝了碳纖維代替鋁?！八麄冋谙蚋又髁鞯姆较虬l(fā)展，但是直到現(xiàn)在，一直都是有能力為此付出代價(jià)的行業(yè)?！?nbsp;我們只希望成本在需要它的時(shí)候下降。