中國粉體網(wǎng)訊  無人機外殼采用碳纖維材料已成為行業(yè)主流趨勢之一,，主要得益于其輕量化、高強度,、耐腐蝕,、抗疲勞等優(yōu)異性能，但當(dāng)前無人機碳纖維外殼制造面臨碳纖維與基體樹脂之間的界面結(jié)合力不夠,，導(dǎo)致在受力時容易出現(xiàn)界面脫粘現(xiàn)象,，影響外殼的整體力學(xué)性能，降低無人機的結(jié)構(gòu)強度和可靠性,；基體樹脂韌性不足,，使無人機碳纖維外殼在受到?jīng)_擊或振動時容易發(fā)生脆裂，降低了外殼的抗損傷能力和使用壽命,；出現(xiàn)氣泡,、孔隙、分層等工藝缺陷,，這些缺陷會導(dǎo)致外殼的局部強度降低,，影響其整體性能和外觀質(zhì)量，甚至可能在使用過程中引發(fā)安全問題等技術(shù)瓶頸,。

針對以上背景,，近日嘉興翔翌復(fù)合材料有限公司申請了“一種無人機碳纖維外殼的制備方法”的新專利，通過碳纖維表面化學(xué)鍍覆+聚乙烯醇修飾的“多尺度界面增強”,、納米SiO₂/碳管的基體梯度增韌,，以及熱壓工藝優(yōu)化，實現(xiàn)復(fù)合材料強韌性,、抗疲勞與抗沖擊的協(xié)同提升,，為輕量化外殼提供新思路。

技術(shù)方案

一種無人機碳纖維外殼的制備方法包括以下步驟：

碳纖維表面改性處理：對碳纖維表面使用2–5wt%的堿性溶液進行清洗；利用空氣等離子體在功率50–100W條件下對碳纖維進行活化,；在碳纖維表面涂覆質(zhì)量濃度為0.5–1.5wt%的硅烷偶聯(lián)劑溶液進行浸漬,。

樹脂基體制備：將80–90wt%的雙酚A型環(huán)氧樹脂與5–10wt%的柔性增韌劑、0.5–2wt%的納米SiO2,、0.1–0.5wt%的碳納米管填料進行混合,，并進行真空脫泡。

碳纖維鋪層：將改性后的碳纖維布按分別按照-45°,、0°,、45°、90°的角度進行鋪層,，鋪層數(shù)為3–10層,，每一層之間澆注制備的樹脂基體，并使用滾筒壓實以去除氣泡,。

真空袋成型：用真空泵將密封模具內(nèi)的氣體抽至-0.08至-0.1MPa,，然后將鋪層后的碳纖維復(fù)合材料進行真空密封。

熱壓固化：在熱壓罐中通過設(shè)定溫度,、壓力和時間的工藝條件對復(fù)合材料進行固化,。

脫模與后處理：對固化后的材料進行脫模并修整。

技術(shù)優(yōu)勢

界面協(xié)同增強效應(yīng)：通過堿性清洗→等離子活化→硅烷偶聯(lián)劑接枝→氧化石墨烯沉積→聚乙烯醇修飾的多級表面改性,，纖維表面活性官能團（-OH,、-COOH）密度提升60%，結(jié)合硅氧鍵與動態(tài)氫鍵網(wǎng)絡(luò)形成界面協(xié)同增強效應(yīng),。

樹脂增韌：環(huán)氧樹脂經(jīng)CTBN柔性鏈段+納米SiO₂剛性粒子（0.52wt%）與碳納米管協(xié)同復(fù)合,，形成貫穿樹脂的“剛-柔梯度網(wǎng)絡(luò)”。

結(jié)語

無人機的廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中都展現(xiàn)出潛力,，從農(nóng)業(yè)到交通運輸,，再到救援和監(jiān)測，甚至是在影視拍攝和地理勘探中,，無人機都大展拳腳,。而復(fù)合材料的使用則使得無人機能夠在更復(fù)雜的環(huán)境中穩(wěn)健飛行，同時減輕總重,，提高續(xù)航時間,，提升現(xiàn)場操作的靈活性。這一新專利的成功申請更加奠定了其廣闊的市場前景,。

另一方面,，隨著全球環(huán)保意識的不斷覺醒與可持續(xù)發(fā)展理念的深入人心，各行業(yè)對于材料的性能與環(huán)保屬性提出了更高要求,。在無人機制造領(lǐng)域,，碳纖維材料憑借其輕質(zhì)高強的顯著優(yōu)勢脫穎而出,，契合了節(jié)能減排與提升產(chǎn)品性能的雙重需求,，正逐步占據(jù)市場主導(dǎo)地位,，成為行業(yè)發(fā)展的新方向。此次新專利所展現(xiàn)的前沿技術(shù),，正是這一趨勢的有力印證,，在技術(shù)迭代與市場需求的共同驅(qū)動下，傳統(tǒng)材料的局限性日益凸顯,，而以碳纖維為代表的新興材料憑借其卓越性能,，正加速替代傳統(tǒng)材料，重塑無人機制造行業(yè)格局,，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)邁向高質(zhì)量發(fā)展的新階段,。

參考來源:

劉博.一種無人機碳纖維外殼的制備方法

翔翌復(fù)合材料、大疆無人機官網(wǎng)

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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