碳纖維是由碳元素組成的一種特種纖維，將有機纖維在惰性氣體當中進(jìn)行高溫氧化、再經(jīng)過(guò)碳化處理便可以得到碳纖維的初級材料。由于以碳纖維為基礎與其他材料進(jìn)行復合得到的碳纖維復合材料具有較高的強度和較好的模量，具有質(zhì)量輕、耐腐蝕、耐高溫、抗疲勞等多種優(yōu)點(diǎn)，另外，也是由于成本問(wèn)題，一直沒(méi)有進(jìn)行大規模商業(yè)化應用。在過(guò)去一段時(shí)間內，一直作為戰略性材料，主要在軍工等領(lǐng)域應用。
從2020 年的全球的應用端來(lái)看，應用廣泛的領(lǐng)域主要集中在風(fēng)電葉片、航空航天和體育休閑。
其中，盡管從總重量占比來(lái)看，航空航天領(lǐng)域只占到 15%的份額，但由于航空航天用碳纖維價(jià)格遠高于普通碳纖維，因此航空航天領(lǐng)域的碳纖維金額占比達 37.7%。
近年來(lái)，隨著(zhù)復合材料在航空航天領(lǐng)域應用范圍的不斷擴大，增大零部件的 尺寸，大量減少緊固件數量甚至是不使用緊固件，以構建整體結構，從而制造岀更大型的裝配件逐漸成為主流。這種將許多小型零部件集合為大型單組合件的方法，早在20世紀80年代的日本汽車(chē)制造業(yè)中就曾出現過(guò)，經(jīng)其證實(shí)，大型整體構 件能夠有效減少裝配步驟，降低成本和復雜性，并提高產(chǎn)品質(zhì)量。復合材料構件 自身的設計與制造特點(diǎn)也易于實(shí)現整體化和大型化。在航空航天領(lǐng)域，復合材料 的應用能使許多原來(lái)用緊固件組裝的部件集成為一個(gè)大型單件，并融合原組裝部件中所有的設計和強度特點(diǎn)。在制造和裝配階段，更大型連接而成的部件或整體 制造的大型零部件減少了勞動(dòng)力，消除或顯著(zhù)減少了所需緊固件和配合孔的數量, 同時(shí)還具有減重、取消軸向接頭、減少裝配誤差等益處。另外，零部件數量的減 少使供應鏈的復雜性和裝配流程也有所簡(jiǎn)化。不僅如此，對制造過(guò)程的上游也有 益處，固定設備和合同工裝的投入將顯著(zhù)減少或取消。制造分段結構時(shí)，所有零 部件都要制造、打磨并置于正確工位，以符合裝配公差，從而吻合終的裝配要 求。用于修邊的數控機床、用于夾持和定位的工具以及用于檢測的三坐標測量?jì)x 等工藝設備和裝置，需提前購買(mǎi)和安裝，并由適當人員操作和維修?，F代飛行器 制造對精度的要求日益提高，這不僅增加了成本，也使這些投資變得更加復雜。 精密航空航天零部件生產(chǎn)所需機械設備、工具的成本及其復雜性抑制了工廠(chǎng)的靈 活性，而基座、隔離墊等固定裝置也限制了工廠(chǎng)的配置更新。這些因素促使主流 航空公司越來(lái)越關(guān)注大型復合材料構件的整體成型。
復合材料的共固化大面積整體成型正是復合材料獨有的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)之一，是目前世界上在該技術(shù)領(lǐng)域大力提倡和發(fā)展的重要技術(shù)之一。整體成型技術(shù)可將幾十萬(wàn)個(gè)緊固件減少到甚至幾百或幾千個(gè)，從而也可大幅度地減少結構質(zhì)量，降低裝配成本，進(jìn)而降低制件總成本。大量減少緊固件的結果必然減輕結構因連接帶來(lái)的增重，減少因連接帶來(lái)的種種麻煩，終獲取的效益是降低成本。
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