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合力不夠，導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性能，降低無人機的結構強度和可靠性；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)安全問題等技術瓶頸。

針對以上背景，近日嘉興翔翌復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合材料進行真空密封。

熱壓固化：在熱壓罐中通過設定溫度、壓力和時間的工藝條件對復合材料進行固化。

脫模與后處理：對固化后的材料進行脫模并修整。

技術優(yōu)勢

界面協(xié)同增強效應：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%，結合硅氧鍵與動態(tài)氫鍵網(wǎng)絡形成界面協(xié)同增強效應。

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)同復合，形成貫穿樹脂的“剛-柔梯度網(wǎng)絡”。

結語

無人機的廣泛應用在各個領域中都展現(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。而復合材料的使用則使得無人機能夠在更復雜的環(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，正是這一趨勢的有力印證，在技術迭代與市場需求的共同驅動下，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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