【科研进展】宁波材料所新型碳纤维成功用于超轻质高端羽毛球拍
近日，以中科院宁波材料所碳纤维及其复合材料团队研发的新型高强高模碳纤维为原料，经过精细设计及成型加工制备的高端羽毛球拍成功面市，该款名为全碳素6U超轻碳纤维羽毛球拍 Super feather 20的羽毛球拍采用了最新型碳纤维实现了羽毛球拍刚度和强度的平衡，且重量仅为71g（不计网绳重量）。
相比较于目前市场上的传统碳纤维羽毛球拍，该款产品特点是采用了性能更优的专用碳纤维材料，即碳纤维及其复合材料团队自主研发的拉伸强度5200-5300MPa、拉伸模量330-340GPa的新型高强高模碳纤维。通过使用该型碳纤维为原料，可以在提高羽毛球拍综合性能的同时，进一步降低球拍的重量，使得最终产品重量仅为71g。
在详细介绍该款碳纤维羽毛球拍产品优势之前，我们先来了解一下近年来市场上最受欢迎的几款碳纤维羽毛球拍（下述羽毛球拍重量均为不计网绳的球拍裸重）：
特征：羽毛球拍由全碳纤维框架、纤维线和实木手柄制成；羽毛球拍长67厘米。羽毛球拍的椭圆头设计增加了球拍网的有效面积并扩大了击球点。羽毛球拍可以保持良好的精度和速度。握持舒适，转弯更轻松。
描述：羽毛球拍的中杆由全碳纤维制成，增加了羽毛球拍的回弹力和进攻力。更稳定，更轻巧。羽毛球拍手柄采用实木材料，羽毛球拍重量100± 5g。
2、Dynamic Shuttle Sports Titan G-Force 7专业碳纤维羽毛球拍
特征：材料100％选用了日本东丽碳纤维，轻巧而结实，可承受高达30磅的琴弦张力。重量为82克，介于Hyperion KV-100（86克）与Ares Red 68（68克）之间。轴弯曲度也中等。
描述：具有平衡的弯曲度、中等刚度，重量为82±2g，羽毛球杆杆身采100%采用了日本东丽高模量（High Modulus, HM）型碳纤维，而羽毛球杆头部也采用了东丽HM碳纤维。
3、Senston-2球员羽毛球拍
特征：球拍采用实心结构，外部采用单件设计，内部采用T型接头，进一步提高了稳定性，实现了高精度的控制性能。它还可以避免由于打羽毛球而引起的变形，使球拍更稳定，发挥无与伦比的力量。
描述：羽毛球拍的杆身是由HM碳纤维制成的，框架采用金属铝结构，球拍重约90克。碳纤维/铝复合材料增强了球拍的强度，降低了拍框变形的风险。
4、OPPUM 100%碳纤维羽毛球拍
特征：轻巧的框架设计，超薄高弹管，使球拍具有较高的柔韧性；吉普琴弦紧，松动困难。由100％碳纤维制成，具有高耐用性的网线，可增加强度和稳定性以增强性能。
描述：羽毛球拍的球杆采用100％碳纤维制成，羽毛球拍的重量约为88克。
影响碳纤维羽毛球拍综合性能和价格的关键在于所选用的碳纤维类型，根据上述几款产品中碳纤维原料以及小编专业知识，目前羽毛球拍中使用碳纤维以日本东丽T700级高强碳纤维和M40J级高模碳纤维为主，当然其他一些类型碳纤维如M46J高模碳纤维、T1000甚至T1100高强碳纤维也会出现在极高端羽毛球拍中。
从纤维性能角度分析：T700碳纤维拉伸强度4900MPa、拉伸模量为230GPa，而M40J碳纤维拉伸强度4410MPa、拉伸模量377GPa。通过两者对比不难发现，T700碳纤维优势在于具有更高强度，因此用于羽毛球拍时可以保证球拍具有高强度；而M40J碳纤维模量要远高于T700碳纤维，因此可以赋予羽毛球拍高刚度。
从纤维成本角度分析：T700碳纤维作为日本东丽工业级碳纤维产品旗舰产品由于较低的售价长期占据着极大的市场份额，其价格约为100-200元/kg；与之相比，M40J碳纤维售价则接近T700碳纤维的10倍，因此羽毛球拍使用纤维材料不同，导致其售价不同。有时为了同时满足强度、刚度和轻量化需求，部分羽毛球拍会选择T700和M40J碳纤维混合使用。
在碳纤维羽毛球拍设计与加工过程中，如果只采用T700碳纤维，由于纤维模量较低，为了保证球拍刚度要求，会增加纤维使用量，最终结果是导致羽毛球拍重量的显著增加，这会给羽毛球拍使用者带来不利的手感；相比之下，采用HM碳纤维可以在用量较少的情况下保证刚度，因此球拍重量要略低。如在上述几款热销的羽毛球拍中，最重的碳纤维羽毛球拍超过100g，而采用了HM碳纤维球拍可以低至80几克。
为了满足特殊领域产品兼顾刚度和强度需求，碳纤维及其复合材料团队成功研发出拉伸强度5200-5300MPa、拉伸模量330-340GPa的新型碳纤维，并实现了批量稳定化生产，在前期工作中团队通过利用该型碳纤维加工制备得到性能优异的高压储氢瓶，并通过相关领域测试，详细内容可参与