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碳纖維為什么是黑色的?慣常的說(shuō)法是,碳纖維是碳材料,碳元素本來(lái)就是黑色的,所以碳纖維就是黑色的嘛。
這里有兩個(gè)錯(cuò)誤,首先碳元素是沒(méi)有顏色之說(shuō)的。元素是一個(gè)抽象出來(lái)的,用來(lái)分類的概念,它是一類原子的總稱,并沒(méi)有所謂的宏觀性質(zhì)。就像我們說(shuō)動(dòng)物,我們無(wú)法說(shuō)動(dòng)物的身高、體重這種屬性,只有具體到某種動(dòng)物或者某一個(gè)體才能使用。所以,我們只有具體到哪種碳材料,才能說(shuō)是什么顏色的。
表現(xiàn)為黑色的碳材料,如石墨、碳纖維、不定性碳等,之所以吸收所有的顏色的可見(jiàn)光,主要是因?yàn)楹惺⒕н@種結(jié)構(gòu)。
在元素周期表中,C排在第6位,原子核外有6個(gè)電子,按照電子排列規(guī)則,C原子外層有4個(gè)自由電子,需要與其他電子組合成化合建才能達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而石墨微晶結(jié)構(gòu)中,1個(gè)碳原子與周圍3個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵,組成六邊形網(wǎng)格結(jié)構(gòu),這種六元網(wǎng)格結(jié)構(gòu)堆垛起來(lái),形成石墨微晶結(jié)構(gòu)。
碳纖維有各種形式:原絲或片纖維(連續(xù)纖維)和短纖維纖維,可以作為片材或切碎的非常短的纖維團(tuán)塊。切碎的纖維用于像踏板體的產(chǎn)品中。片材風(fēng)格在自行車架中是常見(jiàn)的,它是什么聽(tīng)起來(lái)像:連續(xù)的碳纖維片(稱為層),看起來(lái)像織物的螺栓,通常是相當(dāng)廣泛,包裹在巨型線軸上。
工程師使用復(fù)雜的軟件程序,考慮到碳纖維層的碳等級(jí),樹(shù)脂,形狀,尺寸和方向,甚至位于模具中。這就是框架是如何優(yōu)化極端的輕度或剛性,或兩者兼而有之,但這些程序和研究生的專業(yè)知識(shí)來(lái)運(yùn)行它們是昂貴的。
碳纖維是一種新型結(jié)構(gòu)材料,越來(lái)越多的認(rèn)識(shí)到它的優(yōu)點(diǎn),碳纖維管是一種基礎(chǔ)的碳纖維制品。在越來(lái)越多的結(jié)構(gòu)件中取得應(yīng)用,那么你知道碳纖維管如何生產(chǎn)出來(lái)的嗎?
拉擠成型工藝也是碳纖維管常用的成型工藝,其工藝大致為將浸有樹(shù)脂的纖維通過(guò)一定載面形狀的成型模具,在牽引條件下在橫內(nèi)固化成型。固化成型過(guò)程中主要掌握成型溫度,模具溫度分布,物料通過(guò)模具的時(shí)間(拉擠速度),這是拉擠成型工藝的關(guān)鍵工序。