碳纤维的隐藏属性(1)——离散系数
碳纤维的性能出色,在多个领域受到青睐。一提到碳纤维,自然的会想到比强度、比模量、低密度等这些性能参数,其实除了这些之外,碳纤维还有一些隐藏的性能属性。本篇文章就来讨论碳纤维的一个隐藏属性——离散系数。
碳纤维离散系数是什么?
碳纤维的性能跨度很大,从t300到t1200,光强度一项就可分成多个不同的品级。这与碳纤维性能的稳定性有关,而离散系数就是反应碳纤维稳定性能的一个隐藏属性。
从业人员会用CV值来表述离散系数,通常客户在定制碳纤维制品时不会涉及到这个属性,只有碳纤维原丝厂家和碳纤维制品加工厂家对此有有深刻的了解。
碳纤维离散系数越大,碳纤维质量越不稳定。离散系数,又称为变异系数,表征的是两组数据偏离程度的参数。两组数据,1个是目标数据,1个是实际数据。参考体育项目射箭,靶心为目标位置,而射中的位置为实际位置,两者之间如果偏差较大,则离散系数越大,两者越接近,则离散系数越小。
碳纤维离散系数的作用
碳纤维复合材料是具备可设计性的,客户根据实际需求,需要不同形状,不同性能的碳纤维制品。在加工过程中,会涉及到碳纤维铺层的问题,而这就牵扯到离散系数了。因为碳纤维自身的性能参数,以及铺层是否合理,会直接决定碳纤维制品的性能是否达标。
如果选用的是离散系数较高的碳纤维预浸料,那碳纤维制品的性能稳定性无法保障,局部性能出现漏洞,直接影响碳纤维制品的最终使用。之所以客户拿到的碳纤维制品性能大多没有问题,那是因为碳纤维原丝制备厂家和碳纤维制品加工厂家已经提前做好了把关。
碳纤维离散系数的重要性
碳纤维离散系数的重要性,与强度、模量相当。强度和模量是性能的上限,而离散系数是性能的下限。只有越稳定,碳纤维制品的性能下限才会越高。
之所以碳纤维原丝的制备非常困难,一个方面是碳纤维原丝的制备工序复杂,想要制备出来已经非常困难了,另一个方面就是制备出来的碳纤维原丝的性能如何能够一直保持在一个相对稳定相对较高的水平线上。
如果说制备碳纤维原丝的研发需要3-5年,那将原丝性能稳定控制可能需要10-20年。相比于日本东丽、帝人等碳纤维原丝企业,我们国内的一些企业也能制备出高强度、高模量的碳纤维丝束,但是稳定性上却相差较多,这也是为什么国内碳纤维企业竞争力较弱的一个核心因素。
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