中国粉体网讯 无人机外壳采用碳纤维材料已成为行业主流趋势之一，主要得益于其轻量化、高强度、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能，但当前无人机碳纤维外壳制造面临碳纤维与基体树脂之间的界面结合力不够，导致在受力时容易出现界面脱粘现象，影响外壳的整体力学性能，降低无人机的结构强度和可靠性；基体树脂韧性不足，使无人机碳纤维外壳在受到冲击或振动时容易发生脆裂，降低了外壳的抗损伤能力和使用寿命；出现气泡、孔隙、分层等工艺缺陷，这些缺陷会导致外壳的局部强度降低，影响其整体性能和外观质量，甚至可能在使用过程中引发安全问题等技术瓶颈。
针对以上背景，近日嘉兴翔翌复合材料有限公司申请了“一种无人机碳纤维外壳的制备方法”的新专利，通过碳纤维表面化学镀覆+聚乙烯醇修饰的“多尺度界面增强”、纳米SiO₂/碳管的基体梯度增韧，以及热压工艺优化，实现复合材料强韧性、抗疲劳与抗冲击的协同提升，为轻量化外壳提供新思路。
技术方案
一种无人机碳纤维外壳的制备方法包括以下步骤：
碳纤维表面改性处理：对碳纤维表面使用2–5wt%的碱性溶液进行清洗；利用空气等离子体在功率50–100W条件下对碳纤维进行活化；在碳纤维表面涂覆质量浓度为0.5–1.5wt%的硅烷偶联剂溶液进行浸渍。
树脂基体制备：将80–90wt%的双酚A型环氧树脂与5–10wt%的柔性增韧剂、0.5–2wt%的纳米SiO2、0.1–0.5wt%的碳纳米管填料进行混合，并进行真空脱泡。
碳纤维铺层：将改性后的碳纤维布按分别按照-45°、0°、45°、90°的角度进行铺层，铺层数为3–10层，每一层之间浇注制备的树脂基体，并使用滚筒压实以去除气泡。
真空袋成型：用真空泵将密封模具内的气体抽至-0.08至-0.1MPa，然后将铺层后的碳纤维复合材料进行真空密封。
热压固化：在热压罐中通过设定温度、压力和时间的工艺条件对复合材料进行固化。
脱模与后处理：对固化后的材料进行脱模并修整。
技术优势
界面协同增强效应：通过碱性清洗→等离子活化→硅烷偶联剂接枝→氧化石墨烯沉积→聚乙烯醇修饰的多级表面改性，纤维表面活性官能团（-OH、-COOH）密度提升60%，结合硅氧键与动态氢键网络形成界面协同增强效应。
树脂增韧：环氧树脂经CTBN柔性链段+纳米SiO₂刚性粒子（0.52wt%）与碳纳米管协同复合，形成贯穿树脂的“刚-柔梯度网络”。
结语
无人机的广泛应用在各个领域中都展现出潜力，从农业到交通运输，再到救援和监测，甚至是在影视拍摄和地理勘探中，无人机都大展拳脚。而复合材料的使用则使得无人机能够在更复杂的环境中稳健飞行，同时减轻总重，提高续航时间，提升现场操作的灵活性。这一新专利的成功申请更加奠定了其广阔的市场前景。
另一方面，随着全球环保意识的不断觉醒与可持续发展理念的深入人心，各行业对于材料的性能与环保属性提出了更高要求。在无人机制造领域，碳纤维材料凭借其轻质高强的显著优势脱颖而出，契合了节能减排与提升产品性能的双重需求，正逐步占据市场主导地位，成为行业发展的新方向。此次新专利所展现的前沿技术，正是这一趋势的有力印证，在技术迭代与市场需求的共同驱动下，传统材料的局限性日益凸显，而以碳纤维为代表的新兴材料凭借其卓越性能，正加速替代传统材料，重塑无人机制造行业格局，引领产业迈向高质量发展的新阶段。
参考来源:
刘博.一种无人机碳纤维外壳的制备方法
翔翌复合材料、大疆无人机官网
(中国粉体网编辑整理/月明)
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