CF-PEEK復合材料的科學計量分析：研究趨勢與新興機遇

碳纖維增強聚醚醚酮（CF-PEEK）是航空、國防和醫(yī)療領(lǐng)域材料領(lǐng)域的開創(chuàng)性進展。這種復合材料將碳纖維的輕量化特性與聚醚醚酮（PEEK）**的機械強度和耐熱性相結(jié)合，為航空航天應用帶來了無可比擬的優(yōu)勢。

其優(yōu)異的強度重量比使其特別適用于飛機結(jié)構(gòu)部件，有助于降低燃油消耗并提高有效載荷能力。此外，CF-PEEK 出色的抗疲勞性和耐腐蝕性確保了關(guān)鍵部件的堅固性和耐用性，從而在嚴苛的飛行條件下增強了安全性和可靠性。在工程領(lǐng)域，CF-PEEK 在各類飛機部件中應用廣泛，包括機身面板、機翼段和內(nèi)部固定裝置。

其**的熱穩(wěn)定性使其能夠在高溫環(huán)境中運行，例如發(fā)動機艙和超音速飛行中受摩擦加熱的氣動表面。CF-PEEK 的高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg≈143°C）和熔點（≈343°C）使其在熱應力下仍能保持優(yōu)異的機械性能。與碳纖維增強聚醚酰亞胺（CF-PEI，Tg≈217°C）或碳纖維增強聚苯硫醚（CF-PPS，Tg≈85°C）等材料相比，CF-PEEK 在高溫下仍能保持剛度和強度。

此外，其固有的耐化學性和耐溶劑性使 CF-PEEK 成為不可避免接觸液壓油、燃料和其他腐蝕性介質(zhì)場景的理想選擇。隨著航空航天技術(shù)的進步，CF-PEEK 仍是核心材料，助力打造更輕、更強、更高效的飛機設(shè)計。

CF-PEEK（碳纖維增強聚醚醚酮）注塑成型機是用于制造高強度、高剛度和高耐熱性高性能塑料部件的專用設(shè)備。CF-PEEK 是一種碳纖維增強熱塑性聚合物，以其優(yōu)異的機械性能和耐化學性著稱。

CF-PEEK 注塑成型機必須配備能夠應對這種材料獨特特性的物料處理系統(tǒng)，包括高熔融溫度和耐磨性。CF-PEEK 需要注塑成型機能夠達到并維持高溫以有效熔化材料。這類機器通常如圖 2 所示，配備專用加熱元件、高溫料筒和先進的溫度控制系統(tǒng)，以確保成型過程中溫度的精確控制。

由于碳纖維的磨蝕性，CF-PEEK 注塑成型機通常采用增強部件和耐磨表面，以承受材料加工的嚴苛條件，避免過早磨損或損壞。用于 CF-PEEK 的注塑模具設(shè)計必須與材料特性和加工要求相匹配。模具設(shè)計需考慮部件幾何形狀、澆口、冷卻通道和排氣系統(tǒng)，以確保熔融材料的充分填充、保壓和冷卻。

總體而言，CF-PEEK 注塑成型機專為應對這種先進材料的加工挑戰(zhàn)而設(shè)計，通過精確控制、耐用性和可靠性，為航空航天、汽車、國防和醫(yī)療設(shè)備等嚴苛應用領(lǐng)域生產(chǎn)高質(zhì)量、高性能的塑料部件。

如圖 3 (a) 所示，在注塑成型過程中，多種因素對碳纖維增強 PEEK（CF-PEEK）復合材料的質(zhì)量和性能有顯著影響。加工溫度至關(guān)重要，必須精確控制以確保 PEEK 基體充分熔化而不損壞碳纖維。CF-PEEK 的**加工溫度約為 360–400°C，這一溫度與 CF-PEI、CF-PPS 等其他高性能復合材料的加工溫度有所不同。

高加工溫度可提高結(jié)晶度，減少孔隙形成并增強機械強度。本文已納入相關(guān)參考文獻和對比數(shù)據(jù) 。注塑壓力和速度也很重要，它們影響復合材料填充模具的效果，進而影響最終部件的密度和纖維排列。

冷卻速率同樣關(guān)鍵，冷卻不足可能導致成型產(chǎn)品產(chǎn)生內(nèi)應力、翹曲或收縮 。所采用的排列方法（注塑成型 + 剪切誘導排列）可確保纖維分布均勻，減少應力集中點，比傳統(tǒng)方法的隨機排列或手動堆疊技術(shù)更有效 。此外，復合材料中纖維的長度和取向是機械性能的關(guān)鍵決定因素，通常纖維越長、取向越優(yōu)，強度和剛度越高。較長的碳纖維可提高載荷傳遞效率，通過改善聚合物基體內(nèi)的應力分布，實現(xiàn)更高的拉伸強度和剛度。

本文已納入相關(guān)研究的實證證據(jù) ，對比了不同纖維長度 CF-PEEK 的機械性能。最后，模具設(shè)計（包括澆口系統(tǒng)和排氣等方面）對確保材料充分流動和實現(xiàn)高質(zhì)量最終產(chǎn)品至關(guān)重要，因此必須優(yōu)化這些因素以獲得 CF-PEEK 復合材料的理想性能。

如圖 3 (b) 所示，碳纖維增強聚醚醚酮（CF-PEEK）復合材料的注塑成型具有多項顯著優(yōu)勢。該技術(shù)能夠精確、高效地制造復雜形狀，且質(zhì)量穩(wěn)定、尺寸精度高，適用于航空航天和汽車等領(lǐng)域所需的精密部件。通過確保碳纖維在基體內(nèi)的優(yōu)化排列和分布，該技術(shù)還能改善 CF-PEEK 復合材料的機械性能，如增強強度和剛度。此外，注塑成型通過優(yōu)化材料使用量和減少后續(xù)加工需求，支持高 - volume 生產(chǎn)且浪費少，從而實現(xiàn) CF-PEEK 復合材料部件的低成本生產(chǎn)和**性能 。

CF-PEEK 復合材料在航空航天工業(yè)中廣泛應用于機翼、機身和發(fā)動機等飛機部件。CF-PEEK 復合材料的使用有助于減輕飛機重量，提高燃油效率并減少排放。在汽車工業(yè)中，CF-PEEK 復合材料越來越多地用于驅(qū)動軸、懸架和制動部件等。其應用有助于減輕車輛重量，提升燃油效率和性能 。在醫(yī)療領(lǐng)域，CF-PEEK 復合材料用于骨科植入物、牙科植入物和手術(shù)器械等多種外科應用，推動了生物相容性好、強度高且耐用的新型醫(yī)療設(shè)備的開發(fā)。

CF-PEEK 復合材料還應用于半導體制造、石油天然氣和體育器材等其他行業(yè)。在半導體制造業(yè)中，CF-PEEK 復合材料用于需承受高溫和腐蝕性化學物質(zhì)的設(shè)備部件；在石油天然氣行業(yè)，用于高強度、耐用且耐腐蝕的井口部件；在體育器材行業(yè)，用于高爾夫球桿、曲棍球棍等需要輕量化和高強度的設(shè)備，如圖 4 所示 。

文獻計量分析是評估特定研究領(lǐng)域重要性、趨勢和模式的關(guān)鍵方法。通過分析出版物記錄、引文數(shù)據(jù)和作者貢獻，它能夠揭示領(lǐng)域內(nèi)的有影響力研究、新研究方向和主要貢獻者。這種方法為研究主題的發(fā)展演變提供有價值的見解，揭示合作關(guān)系和研究網(wǎng)絡，并評估科學文獻的影響力和范圍。它通常用于支持戰(zhàn)略研究規(guī)劃、指導 funding 決策，并通過全面概述學術(shù)環(huán)境和確定進一步研究領(lǐng)域為文獻綜述提供支持。

結(jié)論：

科學計量分析顯示，2010年至2023年間，碳纖維增強聚醚醚酮（CF - PEEK）的研究呈現(xiàn)出顯著且持續(xù)的增長趨勢，年發(fā)表增長率為5.54%。這種日益增長的關(guān)注度凸顯了該材料在先進應用領(lǐng)域，尤其是航空航天、汽車和醫(yī)療領(lǐng)域的關(guān)鍵作用。