且看碳纤维复材如何让无人机“坚如钢、轻如羽”！

碳纤维是经过数十年技术研发和产业化积累发展起来的一种高性能材料，它在行业内被称为“黑色黄金”，足以见它蕴含的价值。

我们对它并不陌生，自行车架、网球拍、鱼竿、登山杖等产品都已广泛使用碳纤维。除了日常可以接触到的一些日用品、运动产品外，碳纤维在高端制造、航空航天等领域的应用更为深入和关键。以碳纤维为增强体、高分子树脂为基体，并通过特定工艺复合而成的“碳纤维复合材料”，具有优异的性能，已成为众多领域不可或缺的重要材料，其中也包含无人机的制造。

（一）“碳纤维”到底是什么？

根据材料科学领域权威定义，“碳纤维是一种高性能无机高分子纤维材料。其制备通常以聚丙烯腈（PAN）纤维、沥青纤维或粘胶纤维等有机前驱体为原料，经过预氧化、碳化以及可选的石墨化等一系列高温热处理工序，在惰性气体保护下驱除非碳元素（如氢、氧、氮等），最终制得的是一种碳含量高于90%（高性能碳纤维的碳含量通常高于92%）的纤维材料。”[ 引用内容：来源于行业常识及专著参考 【贺福. 碳纤维及石墨纤维[M]. 北京: 化学工业出版社, 2010: 1-5.】]
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（二）无人机用到的“碳纤维复合材料”，又是什么呢？

根据上述定义和行业常识，其实不难知道“无人机所用到的碳纤维复合材料是什么”。

当原油制备的PAN基原丝，在高达上千摄氏度的无氧环境下，依次经过纺丝、预氧化、碳化（及可选石墨化）、表面处理与上浆等工序后，制成了碳纤丝束，这些丝束进一步编织形成碳纤维布。随后，将其与树脂等基体材料（或按需与玻纤、PVC、凯夫拉等材料结合），经过预浸料工艺制备，就形成了用于制造无人机产品的基础材料——“碳纤维复合材料”。[ 引用内容：来源于行业常识]
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（三）关于“碳纤维”的易混知识点总结

科普知识点1：碳纤维≠碳纤维复合材料。

单根碳纤维丝虽然强度极高，但其直径过细且脆性较大，为克服其局限性，在实际的应用中，通常会将碳纤维与树脂基体、陶瓷、玻纤、凯夫拉、碳化硅等材料进行复合，通过合理的材料组合和结构设计，制造出更实用、性能更好的“碳纤维复合材料”。
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科普知识点2：碳纤维既不是塑料，也不是金属。

日常看到碳纤维产品外观时易产生疑惑，分不清是金属还是塑料，其实两者都不是。碳纤维材质并非单纯靠纹理辨别，市面上很多所谓的“碳纤维制品”未必是真的。由于制备过程复杂、性能好、技术含量高、需求量激增等因素，真正的碳纤维制品，造价相对较高。如果你看到价格便宜、带有碳纤维纹理的产品，很可能是用其他材质或水转印技术做出来的，一定要注意甄别。
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科普知识点3：碳纤维并非无坚不摧。

碳纤维有“各向异性”，用大白话来说，就是在不同方向上能耐受的力不一样。一缕碳纤丝束在受力方向上，拉力堪比钢丝；但如果在其他方向受到冲击呢？尤其是尖锐物！就很可能出现断裂的情况。所以在进行设计与加工时，一定要注意到铺层设计的合理、工艺细节的把控、复合制备的方式等，综合提升其性能，以达到预期的效果。

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从碳纤维复合材料到产品，有三大成型工艺，分别是：模压成型、真空袋压/热压罐成型、缠绕成型，每种工艺背后都是科研工作者及无数从业者在实践中总结出来的宝贵经验。碳纤维产品的制作，从来不是简单的“胶合”。

接下来，一起走进明德新材的生产车间，看一下“碳纤维”是如何为无人机赋能，又是如何完成从碳纤维复合材料到无人机机体结构的华丽变身。
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明德新材作为无人机一站式解决方案供应商，已有多年复合材料生产管理经验，对于无人机碳纤维外壳设计研发有自己的成熟方案，并且掌握了成型工艺以及“模具设计-CNC加工-铺层设计-数控裁切-固化”一整套无人机复合材料加工制造流程。

图：碳纤维复合材料→无人机机体结构（以固定翼为例）

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为什么选择“碳纤维复合材料”做无人机？因为合理地应用它，可以为我们研发的无人机打造一副坚韧的“骨架”和轻盈的“羽翼”！与同类型材料相比，它可以为无人机带来“轻量化”、“高强度”、“高模量”、“抗冲击”、“高刚度”等核心优势，是材料选择上较为理想的方案。

​另外，以下几点也是我们坚定选择“碳纤维复合材料”的理由。

第一、市场上近些年涌现出越来越多“碳纤维制备技术成熟”的供应商，可以保障原料供应稳定。

第二、采用碳纤维复合材料做工业级无人机，比起普通的材质，它能够克服“用料越多越笨重”的弊端，追求轻量化的同时也无需牺牲强度，保证续航、载荷能跟上。

第三、这种材料具有极低温不易变脆、耐高温、耐腐蚀等特性，在雨雪、寒冷、高温、盐雾等极端环境下受影响程度更低，做出来的无人机使用寿命更长，也更好维护保养。

第四、碳纤维复合材料能为无人机定制赋能。这种材料可以通过一体化成型实现各结构件的紧密组合，加之其兼具金属的“刚强”、塑料的“轻盈”，非常适合用于制造无人机机身、机翼、起落架、桨叶等部件。既能很好地保障飞行安全，也能开发并满足更多实际应用需求。

​明德新材制造的无人机，几乎都用到了碳纤维复合材料和相关成型工艺。比如我们的垂起复合翼无人机G62的机身采用“航空级碳纤维热压一体成型工艺”，兼顾轻量化与高强度；G62的机翼、尾翼等结构件常用到“复合翼面技术”，由碳纤维、玻纤、PVC与凯夫拉复合材质复合制造，兼顾高强度与抗冲击。不仅使无人机性能得到了很大的提升，也在一定程度上保障着它们在空中乃至极端环境下的安全，以及作业任务的顺利开展，同时带来了更多可能性！

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碳纤维复合材料的应用，加上精密的一体化成型工艺与严格的后处理工序，共同使得碳纤维复合材料制造而成的无人机部件，在轻量化水平、结构强度及尺寸批次一致性等方面，都能达到我们的预期效果。
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早在多年前，我们就从众多材料中选择了用“碳纤维复合材料”制造无人机！在低空经济蓬勃发展的浪潮中，明德新材积极推动高性能新材料的应用转化，率先掌握碳纤维相关材料工艺和一体化制造技术，不仅顺应了行业发展的趋势，也显著提升了自身的产品硬实力和市场竞争力。到目前为止，明德新材已实现年产机架10000+台、整机1500+套，定制需求络绎不绝。
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​​未来，我们还将继续发掘“碳纤维复合材料”的应用价值，制造出更多受市场欢迎的工业级无人机。​
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【创作说明】本文基于明德新材团队内部资料、公开可查的权威信息及行业共识梳理而成，相关内容仅供参考，不构成技术承诺与实施依据。文中图片多为自主拍摄，未经授权禁止转载。