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连续纤维增强热塑性复合材料在笔电、手机等消费电子上的应用

近年来,随着移动便携需求的增长,消费者对于产品外观品质的要求越来越高,以及5G、物联网等新技术的推动,轻薄化、时尚化、智能化成为消费电子发展的重要趋势。而如何在满足轻薄化设计的同时,兼顾性能和设计?除了结构设计的进一步改进,材料的选择也十分重要。


一、CFRTP材料在消费电子领域的应用优势


连续纤维增强热塑性复合材料(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic composites,CFRTP )是以热塑性树脂为基体,连续性纤维为增强材料,经过树脂熔融浸渍、挤压等工艺形成的高强度、高刚性、高韧性、可回收的新型热塑性复合材料。

CFRTP在消费电子领域的应用优势:

  • 轻质高强,强度可与金属相当,但重量却比金属轻,满足轻薄化设计趋势;

  • 抗冲击性能好,能量吸收能力强,改善产品的安全性能;

  • 设计灵活性好,易加工成型,且可与其他工艺结合实现功能集成;

  • 材料抗疲劳、耐腐蚀性能好,可延长产品寿命;

  • 碳纤维材料导热、电磁屏蔽性能好;

  • 可实现高质量的表面光洁度,外观效果好;

  • 材料环保可回收。


二、CFRTP材料企业在笔电等消费电子领域的布局及部分应用案例


笔电是一种小型化、移动便携设备,随着技术更迭,轻薄化成为笔电发展的重要趋势。外壳是笔电机体的保护结构,同时也影响着笔电的散热、美观及重量。

质轻高强,加工性能好的连续纤维增强热塑性复合材料可满足笔电轻薄化结构要求,片材的性能可根据带材层叠设计调节,通过模压+注塑设计功能集成,实现具有成本效益的批量加工。


除了笔电外,CFRTP材料在手机、平板等电子产品外壳上广泛应用。

1、东丽碳纤维复合材料应用于多款笔记本电脑外壳


早在2013年,索尼就与TORAY合作,采用单向碳纤维复合材料打造轻薄的笔电外壳,推出多款碳纤维复合材料外壳的笔电产品,比如近两年的、VAIO SX14等。


除了VAIO外,HP Spectre 13超级本D-cover也使用 TenCate Cetex®TC920  PC / ABS碳纤维编织层压板,来帮助实现轻巧,薄型的外形,以及散热性能。HP Spectre底壳首先进行热成型,然后通过注塑包覆成型实现封闭件和托架等细节。

与金属不同,这种创新的设计提供了复合材料的优点(重量轻/强度高),同时使辐射热最小化。

图 TenCate Cetex®TC920应用于HP Spectre 13 Ultrabook D-cover 图源Hewlett Packard

2、科思创开发出连续纤维增强热塑性复合材料电脑外壳


科思创Maezio®连续纤维增强热塑性复合材料综合了高品质的外观、轻量化、高强度和多种加工方式以及可回收等优势,能广泛应用于汽车交通、电子电气、运动休闲和消费品等领域。

由Maezio®制成的笔记本电脑外壳与传统铝镁合金相比,可以减轻15%左右,与金属材料相比,复合材料外壳具有类似的良好弯曲和扭转刚度。

图 科思创Maezio®连续纤维增强热塑性复合材料应用于笔电外壳


图 科思创Maezio®连续纤维增强热塑性复合材料应用于手机后盖

3、朗盛Tepex连续纤维增强热塑性复合材料应用于笔电、平板及手机外壳


朗盛Tepex连续纤维增强热塑性复合材料在IT行业的典型应用包括笔记本电脑、平板电脑和智能手机的盖子。朗盛还通过可重复使用的聚碳酸酯水瓶的回收物开发新系列的Tepex材料,应用于笔电等消费电子产品外壳。


4、SABIC碳纤复合聚碳酸酯在1毫米厚笔电外壳的开发应用


SABIC进行的可行性研究涉及使用两种热塑性复合材料(碳纤维增强的聚碳酸酯带型层压板及短玻璃 /聚碳酸酯-共聚物化合物)来生产厚度为1毫米的笔记本电脑/平板电脑外壳,满足了所有相关的机械和美学要求。

研究表明,混合热塑性复合材料设计对于挑战性的消费电子市场来说可能是一个可行的解决方案。


艾邦建有热塑性复合材料微信群,欢迎Sabic、东丽、朗盛、巴斯夫、科思创、俊尔、广州金发、振石集团、常州汉耀韩华、上海杰事杰华航复材、集威新材料、江苏科悦、青岛中集创赢、深圳市科聚新材料、浙江华正新材料、浙江胜钢新材料、浙江遂金复合材料等热塑性复合材料企业,主机厂,零配件厂商,玻纤供应商,助剂,设备等企业加入我们微信群。



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