После деценија развоја, напредни композитни материјал високих перформанси од угљеничних влакана је постао једно од пожељних решења материјала за надоградњу ваздухопловства, железничког транспорта, интелигентних машина, врхунске медицинске опреме и разних цивилних производа. Композитни материјали од угљеничних влакана имају предности у перформансама као што су мала тежина, висока чврстоћа, ниско пузање, отпорност на корозију и отпорност на замор. Међутим, при задовољавању посебних потреба и даље постоје одређени проблеми или недостаци. Како ефикасно побољшати ове проблеме и побољшати примену композитних материјала од угљеничних влакана је питање које треба истражити у овом чланку.
1. Каљење
Композитни материјали ојачани карбонским влакнима имају високу чврстоћу и добре перформансе, али посебан процес обликовања композитних материјала може имати негативан утицај на њихову отпорност на удар, жилавост лома и чврстоћу на раслојавање. Композитни материјали од угљеничних влакана ће формирати различите механизме квара под механичким оптерећењима. Када ослобођена енергија деформације премаши енергију потребну за стварање нове површине или стварање пластичне деформације у близини врха прслине, могу настати озбиљне последице током ових фаза ширења прслине.
Додавање средстава за учвршћивање смолама је конвенционална метода за решавање кртости и лаког појављивања малих пукотина у материјалима од угљеничних влакана. Међутим, честице које повећавају жилавост генерално имају слабу дисперзију и често формирају регионе високе и ниске густине честица, што може смањити укупне перформансе композитних материјала. Тренутно развијене земље попут Европе и Америке почињу да постављају мембране од нановлакна између слојева препрега. Ове мембране не повећавају дебљину и тежину препрега, али могу да делују као материјали за ојачање наноразмера за ломљиву матрицу смоле у међуслојној области, формирајући на крају чвршћу смолу (која се може користити заједно са другим системима за ојачавање). Ово решење је корисно за побољшање отпорности на раслојавање, толеранцију оштећења и својства против замора композитних материјала од угљеничних влакана, смањујући појаву малих пукотина под притиском или ударом.
2. Термопластика
Тренутно се у Кини најчешће користе композитни материјали од угљеничних влакана и даље углавном на бази епоксидне смоле. Овај термореактивни композитни материјал од угљеничних влакана може задовољити опште индустријске или цивилне потребе, али за неке компоненте са изузетно високим захтевима за перформансе, још увек постоји одређени јаз у отпорности на високе температуре и отпорности на хабање композитних материјала од угљеничних влакана на бази епоксида. Из тог разлога, многе компаније у индустрији угљеничних влакана активно траже решења.
За системе композитних материјала од угљеничних влакана, не само да је тешко постићи и високу чврстоћу и отпорност на високе температуре, већ ће и предности перформанси као што је отпорност на хабање бити међусобно ограничене. Главни разлог зашто композитни материјали од угљеничних влакана нису отпорни на високе температуре је материјал матрице. У прошлости је отпорност на топлоту композитних материјала обично била побољшана додавањем бисмалеимида и других метода, али коначни резултати перформанси и даље нису били баш идеални. Тренутно, локализација једносмерног препрега као што је континуирани ППС/ПЕС/ПА6/ПЕЕК ојачани угљеничним влакнима може заменити термореактивне материјале од угљеничних влакана у специјалним или врхунским компонентама, што може побољшати свеобухватне предности материјала од угљеничних влакана као што су висока чврстоћа, отпорност на високе температуре, добра отпорност на хабање, отпорност на корозију и висок фактор сигурности. Постао је једно од пожељних решења за композитне материјале од угљеничних влакана који нису отпорни на високе температуре и хабање.