公認(rèn)的是，碳纖維因?yàn)槠?/span>強(qiáng)度特征和較輕的重量而越來越多地用作其鋁，鋼和多種其他材料的替換品。隨著材料科學(xué)和制造技術(shù)的賡續(xù)發(fā)展，其多功能性，高性能和可定制的功能只會(huì)增長看似無窮的用途。
從外觀上看，與鋼和鋁直接相比，碳纖維的高昂成本好像是阻礙其更廣泛采用的停滯。但是，與其他材料相比，使用碳纖維對(duì)簡單的成本影響更大。
加工和規(guī)模經(jīng)濟(jì)
因?yàn)榫推湎鄬?duì)強(qiáng)度而言，碳纖維與金屬的比較最多，因此它們的生產(chǎn)方法也大不雷同。諸如鋼和鋁之類的金屬是從原始礦石中提掏出來的，然后直接轉(zhuǎn)化為最終產(chǎn)品，或作為散裝材料提供，隨后再成型或制成最終產(chǎn)品。這些技術(shù)是經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)化過程，已經(jīng)發(fā)展了數(shù)百年。
相比之下，碳纖維生產(chǎn)是一個(gè)相對(duì)較年輕的過程。它使用化學(xué)和機(jī)械過程控制有機(jī)聚合物的原子組成，以繪制長且細(xì)的5-10 µm直徑的線束。然后將成千上萬的這些線束嵌入穩(wěn)固的環(huán)氧樹脂基體中，以形成復(fù)合材料。制造商根據(jù)特定應(yīng)用的特定強(qiáng)度和機(jī)械要求，使用專有配方和材料組合來生產(chǎn)各種復(fù)合材料。整個(gè)過程特別很是耗時(shí)，必要分幾個(gè)步驟進(jìn)行細(xì)心控制和質(zhì)量監(jiān)控，以實(shí)現(xiàn)每個(gè)獨(dú)特應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)性能要求。
從體積的角度來看，碳纖維是相對(duì)專業(yè)的，詳細(xì)取決于最終產(chǎn)品或預(yù)期應(yīng)用的性能要求。定制設(shè)計(jì)通常用于專門解決任何給定項(xiàng)目的材料需求。制造商提供的“標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品”很可能是庖代金屬或其他材料以進(jìn)步性能的獨(dú)特設(shè)計(jì)挑釁，但可能會(huì)為市場(chǎng)提供更廣泛的采用。
金屬通常被視為商品，其市場(chǎng)價(jià)格由供求關(guān)系決定。在民用項(xiàng)目或造船中大量使用鋼材會(huì)對(duì)規(guī)模經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生顯明影響。全球鋼鐵和鋁的全球產(chǎn)量以百萬噸計(jì)，其中碳纖維為數(shù)千噸。碳纖維在航空航天工業(yè)中的廣泛采用正在縮小這一差距。但是，在無法使用碳纖維或無法從其更高性能中受益的應(yīng)用中，將大量生產(chǎn)金屬。
投資回報(bào)率（ROI）與成效
金屬的材料特征和將其整合到最終用途中是眾所周知的，并且基于歷史經(jīng)驗(yàn)和廣泛使用。在任何給定應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)中，它們的材料特征，性能和成本通常是可以展望的。碳纖維的定義不明確。
因?yàn)楹娇栈蚝教熘匾暳康拿黠@削減，因此航空航天工業(yè)權(quán)衡了使用碳纖維的費(fèi)用與較長遨游飛翔范圍的性能上風(fēng)之間的權(quán)衡。從長遠(yuǎn)來看，與碳纖維相干的溢價(jià)不被視為制造成本，而是就投資回報(bào)率而言的長期利益。工業(yè)主動(dòng)化權(quán)衡了每件成本，而輕質(zhì)材料的上風(fēng)在于進(jìn)步了生產(chǎn)線速度，削減了電動(dòng)機(jī)和實(shí)行器的磨損和負(fù)荷，并降低了能耗。鑒于獲得了偉大的收益，碳纖維的使用不僅是材料成本與最終產(chǎn)品的生命周期價(jià)值和性能之間的簡單計(jì)算。
在將高級(jí)材料（例如碳纖維）設(shè)計(jì)到項(xiàng)目中時(shí)，工程師必須確定對(duì)于特定應(yīng)用最緊張的材料屬性及其對(duì)產(chǎn)品成本與性能的影響。英特力新材料可以幫助您找到一種創(chuàng)新的解決方案，以彌合成本與性能之間的差距。
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