風電葉片

隨著風機的大型化持續進行，葉片的長度和重量迅速增加。最近，東方電氣已成功研發并下線了全球最長的126米超長葉片。在這一背景下，采用碳纖維主梁作為大型葉片的必要性凸顯：

1. 玻纖材料的模量增長接近極限，而碳纖維的模量比玻纖高3-8倍。

2. 碳纖維的比重較玻纖下降約30%。

碳纖維拉擠工藝（左二）性能全面占優

碳纖維拉擠工藝在風電葉片領域的廣泛應用已經得到了行業整體的認可。中材科技、時代新材、中復連眾、艾朗科技等葉片廠家以及三一重能、明陽電氣、上海電氣等公司都發布了采用碳纖維或碳玻混合拉擠大梁的葉片。

維斯塔斯開發的碳纖維拉擠碳板疊層灌注工藝通過高效的拉擠成型工藝，將碳纖維制備成單向碳纖維板材，并將其疊層排列，灌注樹脂后固化成型為風電葉片主梁。與傳統真空灌注工藝和預浸料工藝相比，拉擠碳板疊層灌注工藝具有更高的纖維體積含量和更優的纖維排列，從而帶來卓越的力學性能。拉擠工藝本身是一個連續的自動化過程，使碳板的質量更加一致，生產效率更高，制造量更大。此外，拉擠碳板的生產長度不受限制，大長度的碳板可通過分切達到最終用戶所需的長度。

無人機

碳纖維拉擠復合材料在無人機領域的應用主要體現在拉擠碳纖維管的制造上。拉擠碳纖維管在構建無人機的結構框架方面具有卓越的機械性能，如剛度、耐久性和輕量，非常適合用于制造無人機的零部件。由于拉擠工藝的特性，所得到的管件在性能、行為和質量上具有一致性，這對于制造可靠性能的無人機至關重要。

汽車輕量化

由碳纖維增強塑料部件制成的底盤比同類鋼結構輕60%

碳纖維拉擠工藝是一種經濟的生產替代擠壓鋼鋁零件的方法。盡管該技術目前僅適用于“直線零件”，但已經在一些汽車領域得到了應用。美國Zoltek開發了拉擠的門檻/搖臂板和門入侵橫梁，而戴姆勒和Secartechnologie在2016年因拉擠碳纖維加強支柱在梅賽德斯C級敞篷車和S級中的應用而獲獎。德國克勞斯-瑪菲的iPul技術生產碳纖維拉擠型材部件，能夠在20噸拉力下以每分鐘2.25米的速度進行生產。拉擠碳纖維的優勢在于可以生產經過優化功能和成本的復合零件，并且現在可以在更大規模上經濟生產。這一技術已經在今天的道路上得到了實際應用，具有廣泛的潛在應用領域。

軌道交通

引入拉擠型材為軌道交通領域注入新的活力。碳纖維拉擠型材通過精密的制造工藝，不僅能夠滿足軌道交通工程對結構強度和耐久性的苛刻要求，同時還能降低車輛自重，提高運行效率。其卓越的抗拉、抗壓性能使其在軌道交通系統的結構組件中發揮至關重要的作用，為現代城市軌道交通系統的可持續性發展奠定了堅實基礎。德國CG RAIL公司的碳纖維拉擠型材融合了多腔截面，壁厚可達26mm，同時采用了單向纖維和紡織品加固等特點。

二、技術動向

大絲束碳纖維拉擠復合材料工藝

大絲束碳纖維拉擠復合材料工藝是一種高效、環保的復合材料制備技術。它通過將大尺寸碳纖維捆成一束，在拉伸過程中注入樹脂，再經過固化和后續加工等多道工序，最終得到具有優異性能的復合材料。主要原材料包括碳纖維、樹脂和添加劑。碳纖維作為復合

材料的強化材料，其選擇應考慮機械性能、表面狀態和價格等因素。通常采用直徑在10-13μm、長度在40mm以上的碳纖維大絲束。樹脂起到粘合和填充作用，根據具體需求選擇不同類型的樹脂，如環氧樹脂和酚醛樹脂等。添加劑的使用可以改善樹脂的固化性能和加工流動性。大絲束碳纖維拉擠復合材料具有高性能、良好的表面質量和環保可持續等特點。

彎曲拉擠工藝

在彎曲拉擠工藝中，劉天橋、馮鵬等人結合了最新的技術，提出了彎曲拉擠拱梁，為拉擠型材梁構件賦予了一定的預拱度，以抵消豎向撓度。同時，優化了拉擠型材截面，成功避免了因屈曲導致的構件過早失效。彎曲拉擠拱梁可直接采用傳統平直構件的設計方法進行設計，具有明顯的優勢。在此基礎上，已建成了一座20米長的廊橋，位于北京中冶建研院。該橋在強度、撓度和振動等方面均滿足設計要求，尤其在端部固支的條件下，梁內會產生一定的軸力，使該橋具有淺拱的受力模式，進一步增大了結構的剛度。使用彎曲拉擠拱梁，可進一步提高拉擠型材的力學性能，并拓展復合材料在土木工程領域的應用范圍。

碳纖維增強熱塑拉擠工藝

碳纖維熱塑拉擠工藝中，熱塑性樹脂在高溫條件下變得可塑，碳纖維均勻分布其中，形成高強度、剛性良好的復合材料結構。該工藝已廣泛應用于航空航天、汽車制造、建筑結構等領域。在航空航天領域，碳纖維熱塑拉擠制品的輕量高強特性有助于提高飛機燃油效率，降低整體重量。在汽車制造中，該工藝制造的零部件不僅能減輕車輛自重，還有望提高車輛的安全性和燃油經濟性。在建筑領域，碳纖維熱塑拉擠工藝可以生產輕質卻強度出眾的結構材料，改善建筑物的耐久性和抗風性能。