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碳纤维复合材料在笔电上的应用进展及发展趋势

碳纤维(carbon fiber,简称CF)是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。既有碳材料“硬”的固有特征,又兼备纺织纤维“柔”的可加工性,被誉为新材料之王。未来随着航空航天、汽车工业、飞机制造、风力发电、3C电子产品等产业的需求的大幅增长,以及体育休闲领域的平稳发展,碳纤维市场需求增速将愈发显著。现小编来说说碳纤维在笔电等3C电子产品外壳上的应用。


图:碳纤维产业链,来自网络


目前Dell和联想Thinkpad等品牌在采用碳纤维材质作为笔电外壳材质,如Dell XPS系列采用全碳纤维的板材,外观为3K纹路,体现碳纤维的纹理和质感。Thinkpad X系列采用三明治夹芯结构的碳纤维板材,其外观为UD纹路+喷涂,以上两家品牌占据了碳纤维笔记本电脑的主要份额。而其他的品牌商,如HP为了避开竞争,则采用连续碳纤维增强的热塑性板材。


图:DELL XPS13

图:ThinkPad X1


采用碳纤维增强复合材料(CFRP)作为笔记本外壳材质,既拥有铝镁合金高雅坚固的特性,又有ABS工程塑料的高可塑性,它的外观类似塑料,但是强度和导热能力优于普通ABS塑料,而且碳纤维是一种导电材质,可以起到类似金属的屏蔽作用(ABS外壳需要另外镀一层金属膜来屏蔽),如下为典型结构材料性能与减重对比表,从表中可以明显看出,CFRP的轻量化效果远高于金属材料,与钢材相比,碳纤维的强度其8倍,但重量只有钢材的70%,与铝相比,强度是其20倍,但重量只有铝的40%,碳纤维质轻、强度高、模量高,是轻量化部件的首选材料,因此是笔记本材料的理想选择。


图:典型结构材料性能对比表


CFRP作为一种高性能,环保可回收的新型材料,拥有良好的导热性、屏蔽性、耐候性和耐腐蚀性。碳纤维增强PC/PPS/PEEK/PI等热塑性复合材料技术的突破及成本的下降,笔电材质轻量化的趋势和成本、工艺的考量,工程塑料、铝(镁)合金材料、碳纤维复合材料等材料的应用越来越广泛。



碳纤维复合材料利用碳纤维和树脂进一步复合得到性能优越的产品,其中碳纤维由键合在一起形成长链的碳原子组成,坚硬质轻。而环氧树脂则具有良好的压缩和剪切性能以及低密度,因此可以制造质轻而强度高的部件,成型工艺多样化如湿法成型、真空袋压、树脂转移、模压、拉挤成型等,此外树脂的选择可用于定制特性的性质,如更长或更短的固化时间,超强抗性、高温配方、阻燃性和使用添加剂增加断裂韧性等。


图:碳纤维增强环氧树脂原理图


碳纤维板又称碳纤维复合板,是一种增强树脂复合材料,密度仅为1.5g/cm3,抗拉强度为1500MPA以上,通过碳纤维预浸布层叠热压而成,碳纤维板一般有三种纹理:斜纹、平纹、单向纹。



碳纤维表面有高亮、哑光两种,即3K平纹亮光、3K平纹哑光、3K斜纹亮光、3K哑光、单向纯黑,备注:表面颜色与性能无关,仅起美观作用。



发展趋势:碳纤维复合材料在笔电外壳的应用优势很突出,主要是基于碳纤维复合材料质轻、结构强的特点,可满足小、轻、便携化的发展趋势,随着5G到来,笔记本电脑内部器件散热是关键,而碳纤维复合材料导热性能很强,具有天然的材料优势,随着研究的深入,将有更多的应用。但目前受制于碳纤维成本、工艺难度及着色单一等,仅用于高端产品。相信随着碳纤维价格的下降、工艺及良率的提升,碳纤维复合材料在笔电上的应用将越来越广泛,如下为目前涉足笔电碳纤维的企业。

1:科思创

2:东丽

3:沙比克

4:三菱

5:金发科技

6:新秀新材

7:苏州挪恩复合材料

8:江苏奥盛复合材料

9:厦门中邦得复合材料

10:广达

11:英业达

12:巨腾国际

13:胜利精密

......

如有更多涉及笔电碳纤维的原材料,成型加工及热塑性碳纤维热压设备企业,欢迎补充,谢谢!


笔电材质对于5G塑胶粒子特性需求已提上了议程,笔电材质动向如何?如需了解请加群交流。艾邦笔记本创新材质交流群,目前有联想,小米,dell,华硕,胜利精密,广业达,纬创,仁宝等企业加入,扫描二维码加入

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