碳纤维(carbon fiber)是比铁和混凝土更轻更强韧的材料,应用于航空宇宙领域、工业领域以及体育用品等各种产品。下面我们将为您介绍通过数码显微系统来观察、测量碳纤维的案例。

碳纤维在数码显微系统下的观察、测量

什么是碳纤维

将被称为PAN原丝的压克力纤维(聚丙烯腈纤维)在约1000°C的高温下烘烤,使其碳化的纤维。 每根PAN原丝的直径为5至15微米,仅相当于头发的约十分之一,但拉伸强度约为铁的10倍,密度(每单位体积的重量)约为四分之一,比强度(每单位重量的强度)约为40倍。除强度(不易损坏)之外,该材料在弹性模量(不易变形)方面也十分突出。

什么是CFRP

CFRP(Carbon Fiber Reinforced Plastic:碳纤维增强塑料)是FRP的一种。
FRP是由2种或以上材料组合而成的复合材料(composite material),它将塑料作为母材,并加入纤维作为强化材料,实现高刚性和高强度。在FRP中,将碳纤维(carbon fiber)作为强化材料加入的复合材料称为CFRP。除高刚性和高强度之外,该材料还具备导电性、耐热性、低热膨胀性、自润滑性、X射线穿透性等特点。
这是一种非常优秀的材料,但价格高于GFRP(玻璃纤维增强塑料)。
它的缺点有,加工困难、颜色发黑、表面呈纤维形状等。

碳纤维的应用案例

碳纤维正被广泛用于各行各业。下面介绍主要应用案例。

汽车/摩托车
用途:车顶、扰流器、座椅骨架、轮毂、消声器罩、车身框架
宇宙行业
用途:火箭、人造卫星部件
航空行业
用途:机体、直升机桨叶
铁路
用途:车身、车辆台车
工业机械
用途:机械手部件、搬运装置的手部/臂部/框架
电气化产品
用途:PC机箱、外壳、智能手机壳
日用品
用途:眼镜、太阳镜框架、头盔
压力容器
用途:CNG罐、氢气罐、消防气瓶
医疗设备
用途:X射线摄影装置顶板、X射线胶片盒
福利/护理
用途:轮椅、义足、辅助服
体育行业
用途:高尔夫球杆杆身、网球拍、自行车车架
休闲行业
用途:钓竿、帆船、游艇、滑雪双板、滑雪单板

通过数码显微系统来观察、测量碳纤维的案例

为您介绍使用基恩士的4K数码显微系统“VHX 系列”来观察、测量碳纤维的应用案例。

碳纤维截面的观察
VHX-E2500 2500× 同轴落射照明
CFRP积层板的裂纹观察
ZS-200 1000× 同轴落射照明 + 图像拼接
使用图像拼接功能,能够以高分辨率进行大范围观察。
车身用碳纤维布的观察
VHX-E20 20× 环状照明
Optical Shadow Effect Mode图像
VHX-E20 20× 环状照明
Optical Shadow Effect Mode+Color图像
即使不使用SEM,也可在Optical Shadow Effect Mode下观察到纤维的细微凹凸。
高尔夫杆身截面的自动面积测量
ZS-200 1000× 同轴落射照明 测量前
ZS-200 1000× 同轴落射照明 自动面积测量后
利用自动面积测量功能测量碳纤维的面积率,由此分析高尔夫杆身的强度和重量。
燃料槽罐截面的自动面积测量
VHX-E500 2000× 同轴落射照明 测量前
VHX-E500 2000× 同轴落射照明 自动面积测量后
过去*人们需要花费时间去测量碳纤维的面积率,而如今只需使用自动面积测量功能,即可准确地进行测量。
搭载自动面积测量功能之前