碳纖維復合材料用于彈簧制作

減重一直是工業領域中重要的一項研究題目。維也納科技大學嘗試使用碳纖維材料替代鋼質材料制作彈簧。

　　彈簧的適用范圍無處不在，它的應用在手表、汽車、測量工具以及宇宙飛船等領域都有著十分重要的作用。但有時會被人看作是一種繁瑣的科技。

　　維也納科技大學的RichardZemann表示，這種看法是錯誤的。他們的研究小組找到了一種新的方式，即用碳纖維材料代替成形復雜的鋼制材料，這樣既減輕了重量也帶來了優異的材料特性。

　　碳纖維非常的耐用。RichardZemann的研究小組在試驗機構中所使用的絲質制造技術以及高功率激光技術可以使碳纖維達到幾微米的厚度的同時長度可以達到1千米長，再將這些細纖維捆綁獲得到極輕但卻極為堅固的結構。

　　而為了使碳纖維可以保持成型則需要將它嵌入基體之中，比如環氧樹脂。“在理想狀態下，樹脂本身是沒有強度和力量的，但當它和碳纖維結合在一起，就提夠了必要的穩定性。”Richard說到。

　　這些纖維材料的性質在彈簧的制作過程中表現的十分明顯。它們的比重十分低，不到鋼的四分之一。然而，目前為止纖維復合材料的應用仍然僅限于簡單的板簧，對于更為復雜的螺旋形彈簧仍然缺少生產中的相應技術支持。不過維也納科技大學與其項目合作伙伴Tmej彈簧廠研發出了一項技術，可以生產出所有重要的彈簧形狀。至于他們具體的制造方式和過程，RichardZemann表示還不愿意進一步透露。“首先是要生產出可以之后施力變形成螺旋形彈簧的粗絲。”Richard說到。

　　我們從實驗結果可以看出：碳纖維螺旋彈簧的無損傷負載周期是100000次。“在到達試驗次數后我們就停止了，但是彈簧絲毫沒有顯示出疲勞狀態，而且肯定還可以增加負荷強度。”

　　為了投入批量生產，制作過程中的一些細節還需要進行改善和調整。樹脂和塑料組件方面還需要進行研究，碳纖維可以應對不斷重復的高強度負荷，但是周圍的組件還是偶爾會發生變形。維也納科技大學近就在對改善塑料組件部分進行研究。

　　新研發的彈簧極耐腐蝕和化學品侵蝕，但其關鍵的一點還是減輕了重量。相同剛度對比下，質量比傳統的鋼質彈簧減少了百分之七十至百分之八十。尤其是在汽車行業之中，減重意味著較少油耗。而同樣也是航空航天領域關心的重要問題。

　　“我們的短期目標是要將碳纖維復合彈簧帶入到更高層市場的領域當中去，而之后將這一新科技使用到大批量生產則是我們的長期目標。”

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