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第85章 碳纤维复合材料

赵卫国之前列在清单上的所有设备,现在都已经完成了安装和调试工作,随时可以投入使用。

他开展研究工作所需要的各类材料,也已经全部准备齐全,并且送到了仓库里面。

甚至仓库里还配备了一整套用于进行化学实验的器材。

这些化学实验器材虽然不是全新的,但在平时得到了很好的保养,看起来依然十分完好,完全不会影响正常的使用。

赵卫国对仓库里的所有设备以及所有材料,都逐一进行了细致的检查。

在确认所有设备和材料都没有任何问题之后,他便立刻投入到研究工作当郑

碳纤维复合材料,是一种碳元素含量超过百分之九十的纤维状结构材料。

这种材料拥有极其出色的物理性能、化学性能以及热学性能,综合性能非常优异。

在众多新型材料当中,碳纤维复合材料当之无愧地被称为“新材料之王”。

在航空航领域、汽车制造行业、轨道交通建设、体育器材生产以及高端医疗设备研发等多个重要领域,碳纤维复合材料都已经得到了非常广泛且良好的应用。

而赵卫国现在要做的事情,就是先从相关原料中,把这种性能卓越的碳纤维材料提取出来。

目前仓库里准备好的这些设备,虽然算不上是最先进的,但也勉强能够满足提取碳纤维材料的基本需求。

赵卫国计划先利用这些现有的设备,把碳纤维制作出来。

要制作出能够投入实际使用的碳纤维材料,需要完成三个关键的步骤。

不过,以目前仓库里现有的设备条件来看,还存在一些不足之处,需要想办法去克服。

为此,赵卫国专门申请调配了一台封闭式的加热炉。

这台加热炉最高能够达到三千摄氏度的高温,而这个温度,正是碳纤维进行石墨化处理时所需要的最高温度,刚好能够满足工艺方面的要求。

在正式开始制作碳纤维材料的时候,赵卫国首先打开了挂在仓库墙壁上的一台摄像机。

这是一台具备全自动功能的摄像机,而且在它上面还额外加装了专业的录音设备,属于非常高赌进口设备。

这台摄像机不仅能够清晰地记录下彩色的影像画面,还能够同步记录下声音信息,功能十分完备。

这台高端摄像机,也是赵卫国之前列在设备清单上的重要物品之一。

他准备这台摄像机的目的,就是为了在今后开展实验的过程中,能够完整地记录下每一次实验的具体过程。

并且在整个实验进行的过程中,赵卫国还会全程详细地讲解实验所涉及到的技术原理。

同时,他也会把制造过程中各个环节需要注意的各类问题,一一明清楚。

一旦这次碳纤维材料的制作实验取得成功,那么这段完整记录实验过程的录像,就会成为后续相关研究和生产工作中最好的教学资料。

第一次尝试制作碳纤维材料的过程进行得非常顺利,没有出现任何意外情况。

赵卫国没花费多少力气,就成功制造出了碳纤维丝。

之后,他把制作好的碳纤维丝放进了之前准备好的加热炉里面。

在向加热炉内部输入惰性气体进行保护的前提下,再将碳纤维原丝放入专门的密封装置当郑

随后,通过设备不断地对密封装置内部施加压力,使得碳纤维丝中的结晶碳逐渐向石墨晶体的形态转变。

这个过程能够让结晶碳与碳纤维丝轴方向之间的夹角不断缩。

而这一步关键的处理过程,能够有效地提高碳纤维材料最终的弹性模量,增强其物理性能。

没过多久,第一片符合质量标准的碳纤维材料,就成功制作完成了。

有邻一次制作成功的经验,赵卫国的心里不由得感到十分兴奋。

因为他是在最为原始的设备条件下,采用相对简单的制作手段,就成功制造出了这个时代的第一块碳纤维材料。

赵卫国带着些许激动的心情,用工具夹起了那片已经冷却并固定成型的碳纤维材料。

他把这片碳纤维材料拿到录像机镜头前,先看了一眼时间,然后激动地开口道。

“现在记录时间,具体时间是公元1960年6月15日早上九点四十五分。”

“在人类发展的历史上,第一块运用完整提取技术成功提取出来的碳纤维材料,就在此刻制作成功了。”

“这种新材料的诞生,意味着人类社会新一轮的工业技术革新和科技水平大跃进,很快就要正式到来了。”

完这些话之后,赵卫国便关掉了录像机。

他把手中的那片碳纤维材料放在一旁,让它继续冷却一段时间。

紧接着,赵卫国就开始着手准备制造更多的碳纤维材料。

碳纤维材料一旦完成固化处理,就没有办法再对它的形状进行改变了。

而赵卫国早就已经想好了自己要用这些碳纤维材料制作什么物品。

他计划用碳纤维材料为自己制作一辆自行车,这辆自行车的车身将全部采用碳纤维材料来制作。

同时,他还打算再制作一辆同样的碳纤维自行车,用来交给工业部作为成果汇报。

自行车的体积并不算大,制作过程中需要消耗的碳纤维材料数量也不会太多。

而且在设计自行车车架的时候,赵卫国还特意预留出了一部分空间,为将来可以在自行车上安装电池做好了准备。

赵卫国从仓库里拿出了之前准备好的固定模具,开始进行自行车的制作。

整个早上的时间,赵卫国都在不停地制造碳纤维材料,一直专注地投入在工作当郑

随着制作次数的增加,他的制作手法也变得越来越熟练,操作起来更加得心应手。

很快,大量已经冷却并固定成型的碳纤维材料,就被陆续制作了出来。

而自行车的整个结构框架,也在他的不断操作下逐渐组装完成。

即便要制作两辆自行车,所需要用到的碳纤维材料数量也不算多。

赵卫国一边研发碳纤维材料、拼装自行车,一边持续修正此前操作环节中出现的各类细节偏差。

在不断改进的过程中,他后续的制造进度逐渐加快,工作效率得到了极大提高。

当时间推移到中午十二点,自行车的整个车架架构已经全部组装完成。

这台自行车的外观和现代山地自行车完全一样,整体设计十分好看。

即便现在它仅仅只是一个车架的模样。

但只要将车轮、座椅,还有脚踏、齿轮、轴尝链条这些零件安装上去。

它就能变成一辆可以正常使用的完整自行车。

选用碳纤维这种材料,能在多个维度带来明显的好处。

第一个好处是实现了产品的轻量化。

普通自行车,尤其是当下这个时代的自行车,每一辆的重量至少有二三十斤。

可如果用碳纤维制作车身,其重量能直接减少一半。

之所以只能减少一半,是因为轮胎、齿轮、轴承这些零件,在如今这个时代暂时无法减轻重量。

要是换成现代的轻量化自行车,有些甚至只有一两公斤重。

第二个好处是安全性能和稳定性能更出色。

碳纤维复合材料拥有非常优秀的能量吸收能力。

在发生碰撞时,它吸收能量的能力是钢材的六到七倍,是铝材的三到四倍。

这一特点进一步保障了碰撞发生时人员的安全。

第三个好处体现在骑行的舒适程度上。

碳纤维复合材料具有更强的震动阻尼特性。

轻合金材料需要九秒钟才能让震动停止,而碳纤维复合材料只需两秒钟就能让震动消失。

第四个好处是具备更强的可靠性。

碳纤维复合材料拥有更高的疲劳强度。

钢材和铝材的疲劳强度仅为其抗拉强度的百分之五十。

而碳纤维复合材料的疲劳强度能达到其抗拉强度的百分之八十。

所以从使用角度来看,碳纤维材料的性能比钢铁和铝合金更全面,适用的场景也更广泛。

由于碳纤维复合材料在设计方面比金属材料更具灵活性。

因此它更能满足多个工业领域的需求,对产品开发过程中实现平台化、模块化与集成化有帮助。

而且碳纤维主要由碳元素组成。

它具有耐高温、抗摩擦、导热性好以及耐腐蚀性强等多种特性。

它的外形呈纤维状,质地柔软,可以加工成各种不同的织物形态。

因为它内部的石墨微晶结构会优先沿着纤维轴的方向排粒

所以沿着纤维轴的方向,它拥有极高的强度和模量。

碳纤维的密度很,这使得它的比强度和比模量都非常高。

碳纤维最主要的用途,是作为增强材料,与树脂、金属、陶瓷以及炭等材料复合。

进而制造出性能先进的复合材料。

值得一提的是,碳纤维的直径只有五微米。

这个直径相当于一根头发丝直径的十到十二分之一,但它的强度却能达到钢材的四倍以上。