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為什么碳纖維這么貴？

發布時間: 2023年04月12日

公認的是，碳纖維因為其強度特征和較輕的重量而越來越多地用作其鋁，鋼和多種其他材料的替換品。隨著材料科學和制造技術的賡續發展，其多功能性，高性能和可定制的功能只會增長看似無窮的用途。

從外觀上看，與鋼和鋁直接相比，碳纖維的高昂成本好像是阻礙其更廣泛采用的停滯。但是，與其他材料相比，使用碳纖維對簡單的成本影響更大。

加工和規模經濟

因為就其相對強度而言，碳纖維與金屬的比較最多，因此它們的生產方法也大不雷同。諸如鋼和鋁之類的金屬是從原始礦石中提掏出來的，然后直接轉化為最終產品，或作為散裝材料提供，隨后再成型或制成最終產品。這些技術是經過時間考驗的標準化過程，已經發展了數百年。

相比之下，碳纖維生產是一個相對較年輕的過程。它使用化學和機械過程控制有機聚合物的原子組成，以繪制長且細的5-10 µm直徑的線束。然后將成千上萬的這些線束嵌入穩固的環氧樹脂基體中，以形成復合材料。制造商根據特定應用的特定強度和機械要求，使用專有配方和材料組合來生產各種復合材料。整個過程特別很是耗時，必要分幾個步驟進行細心控制和質量監控，以實現每個獨特應用程序的設計性能要求。

從體積的角度來看，碳纖維是相對專業的，詳細取決于最終產品或預期應用的性能要求。定制設計通常用于專門解決任何給定項目的材料需求。制造商提供的“標準產品”很可能是庖代金屬或其他材料以進步性能的獨特設計挑釁，但可能會為市場提供更廣泛的采用。

金屬通常被視為商品，其市場價格由供求關系決定。在民用項目或造船中大量使用鋼材會對規模經濟產生顯明影響。全球鋼鐵和鋁的全球產量以百萬噸計，其中碳纖維為數千噸。碳纖維在航空航天工業中的廣泛采用正在縮小這一差距。但是，在無法使用碳纖維或無法從其更高性能中受益的應用中，將大量生產金屬。

投資回報率（ROI）與成效

金屬的材料特征和將其整合到最終用途中是眾所周知的，并且基于歷史經驗和廣泛使用。在任何給定應用程序的設計中，它們的材料特征，性能和成本通常是可以展望的。碳纖維的定義不明確。

因為航空或航天重視量的明顯削減，因此航空航天工業權衡了使用碳纖維的費用與較長遨游飛翔范圍的性能上風之間的權衡。從長遠來看，與碳纖維相干的溢價不被視為制造成本，而是就投資回報率而言的長期利益。工業主動化權衡了每件成本，而輕質材料的上風在于進步了生產線速度，削減了電動機和實行器的磨損和負荷，并降低了能耗。鑒于獲得了偉大的收益，碳纖維的使用不僅是材料成本與最終產品的生命周期價值和性能之間的簡單計算。

在將高級材料（例如碳纖維）設計到項目中時，工程師必須確定對于特定應用最緊張的材料屬性及其對產品成本與性能的影響。英特力新材料可以幫助您找到一種創新的解決方案，以彌合成本與性能之間的差距。

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