碳纤维真能用来制作刀么?

如题所述

再次普及一下基本知识,熟知的可以跳过。碳纤维增强树脂/金属/陶瓷基体复合材料和钢筋水泥混凝土的关系:(1)碳纤维=钢筋;(2)基体=水泥可能有点不准确,但大概意思近似。区别就是碳纤维比钢筋比强度高,说简单点就是真TMD的轻,你要提过那种十几万的自行车就能感受其中的区别了。凡是成型的东西,比方飞机用的,体育用的,工业用的,都是碳纤维增强复合材料,就是碳纤维放在里面(可以是长丝,短纤,或者粒料),基体(树脂,金属,陶瓷等)包在外面的。工业上以树脂为基体的最多,就是水泥的部分,换成塑料。其他基体(金属基、陶瓷基)的用量极少。如果做刀的话,大概要用金属基了,就是水泥的部分,换成不锈钢。据我个人理解,陶瓷基的概率不大,毕竟两个都很脆,像生出个软东西来,难。碳纤维和铅笔芯是不同结构的。中间相沥青是易石墨化碳,粘胶基碳纤维属于难石墨化碳,PAN基介于两者之间。现在最常用的、用的最多的是PAN基碳纤维,但并不代表它的各项性能都最好,只是综合性能较好(技术指标、经济效益、工业因素等)。碳纤维本身也比较脆,但可以调整基体的类型改善耐冲击性能。比方树脂基,热塑性基体就比热固性基体的耐冲击要好很多,基本能满足工业要求。如果有特殊合金做基体,耐冲击性应该不是特别大的问题。说说电影里这把刀的问题。首先,看图片,刀身是黑色的,还特别强调了一下是黑碳纤维,我有点纳闷了。碳纤维确实是黑色的,但只能做增强相,你在哪看过大楼的立柱其中的钢筋是露在外面的呀?包在外面的应该金属,金属是纯黑色的好像不多吧(虽然铁和锰叫黑色金属,但也不是黑色的呀),难道是外面为了防止反光又涂了一层黑色的涂层?有点混乱了。可能是为了配合人物造型,搞了个黑色的,显得更酷一点。至于这东西理论上能不能做,特意翻了翻碳纤维增强金属复合材料,按照树脂基的经验推论一下。碳纤维经过充分的表面处理(不考虑制造技术、废品率等成本问题)和特殊加工,基本可以保证和基体金属界面的有效粘合。目前研究和实用的基体金属主要有铝、镁、铜、钛等,太软了不行,大概推断改性的钛合金没准可以满足要求。但熔点太高,已经可以和碳纤维表面发生反应了,其中的加工难度和技术难点可想而知。至于是不是还有第三、第四中组分加入,不太确定,但理论上难度较高。合金的界面已经很复杂了,完全不同类型材料的界面想配合的好,很难。然后,还有一个设计的问题,即便材料主体过关,能不能有一个好的结构设计,也是特定器件能否实现其功能的重要因素。最后,综合考虑以上因素,采用原料(特种碳纤维、特种合金),采用特定工艺(比方化学气相沉积,几千个小时做一个刹车片,一年就做二十个,哈哈),在完全不考虑制造成本的情况下,配合一定的工程经验,理论上可以制造出来的。但是缺点是跑不了的:可能具有某方面致命缺陷,成本太高不容易产业化等等。而且,确实也不能叫碳纤维刀,因为一般情况下碳纤维所占的比例40%-60%,不是占其中绝大多数的,所以准确点是叫复合刀。但是现在碳纤维的概念已经炒high了,是个高科技就恨不得沾上碳纤维的边,所以叫叫也无妨。碳纤维真能用来制作刀吗?简而言之,肯定能。但有几个会去做,做出来质量咋样,是不是像电影里那么牛X,只能指望美国人的生活到底有多无聊了。
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