碳纤维复合材料用于弹簧制作

减重一直是工业领域中重要的一项研究题目。维也纳科技大学尝试使用碳纤维材料替代钢质材料制作弹簧。

　　弹簧的适用范围无处不在，它的应用在手表、汽车、测量工具以及宇宙飞船等领域都有着十分重要的作用。但有时会被人看作是一种繁琐的科技。

　　维也纳科技大学的RichardZemann表示，这种看法是错误的。他们的研究小组找到了一种新的方式，即用碳纤维材料代替成形复杂的钢制材料，这样既减轻了重量也带来了优异的材料特性。

　　碳纤维非常的耐用。RichardZemann的研究小组在试验机构中所使用的丝质制造技术以及高功率激光技术可以使碳纤维达到几微米的厚度的同时长度可以达到1千米长，再将这些细纤维捆绑获得到极轻但却极为坚固的结构。

　　而为了使碳纤维可以保持成型则需要将它嵌入基体之中，比如环氧树脂。“在理想状态下，树脂本身是没有强度和力量的，但当它和碳纤维结合在一起，就提够了必要的稳定性。”Richard说到。

　　这些纤维材料的性质在弹簧的制作过程中表现的十分明显。它们的比重十分低，不到钢的四分之一。然而，目前为止纤维复合材料的应用仍然仅限于简单的板簧，对于更为复杂的螺旋形弹簧仍然缺少生产中的相应技术支持。不过维也纳科技大学与其项目合作伙伴Tmej弹簧厂研发出了一项技术，可以生产出所有重要的弹簧形状。至于他们具体的制造方式和过程，RichardZemann表示还不愿意进一步透露。“首先是要生产出可以之后施力变形成螺旋形弹簧的粗丝。”Richard说到。

　　我们从实验结果可以看出：碳纤维螺旋弹簧的无损伤负载周期是100000次。“在到达试验次数后我们就停止了，但是弹簧丝毫没有显示出疲劳状态，而且肯定还可以增加负荷强度。”

　　为了投入批量生产，制作过程中的一些细节还需要进行改善和调整。树脂和塑料组件方面还需要进行研究，碳纤维可以应对不断重复的高强度负荷，但是周围的组件还是偶尔会发生变形。维也纳科技大学近就在对改善塑料组件部分进行研究。

　　新研发的弹簧极耐腐蚀和化学品侵蚀，但其关键的一点还是减轻了重量。相同刚度对比下，质量比传统的钢质弹簧减少了百分之七十至百分之八十。尤其是在汽车行业之中，减重意味着较少油耗。而同样也是航空航天领域关心的重要问题。

　　“我们的短期目标是要将碳纤维复合弹簧带入到更高层市场的领域当中去，而之后将这一新科技使用到大批量生产则是我们的长期目标。”

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