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[经验知识] 硬核解剖!电镜硬刚ZSP!深入探究YONEX工艺!

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 楼主| 发表于 2019-5-16 18:05:26 | 显示全部楼层 |阅读模式
声明:本文为原创文章,发自中羽在线。转载请保留出处和链接!
      作为一只日常需要看电镜(扫描电子显微镜,可以看到微米级甚至纳米级的细微结构)的材料科研狗,笔者一直都很想用电镜这个大杀器来观察一下羽毛球拍的微观结构。但是苦于朋友都还没有YY产生塌陷,也没打断过YY的高端拍,所以这个想法一直未能实现。直到今年4月,在闲鱼通过拍卖40块买到了一支新色ZSP的断拍,卖家也很NICE的发货了,于是这个想法终于得以实现,今天也把笔者所观察到的与大家分享。

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图1、被肢解的ZSP

      首先说一下笔者制样的方法:首先选取球拍2点钟、4点钟方向以及中杆T头下部的位置,用手锯锯下约3mm厚的样品,两面都用400目砂纸磨平,然后需要使用电镜观察那一面再使用2000目砂纸细磨,以得到一个平整的截面。(电镜也是要对焦的,不磨平各处焦点不一样会很难观察)

      选用2点钟和4点钟的位置是因为这两个位置是比较容易产生塌陷的,也代表了有线槽和无线槽的两种框型。而中杆的制造采用了金属芯内模的工艺,成型质量应该比拍框好,笔者想看看拍框和中杆的截面会不会有什么差异。

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图2、从左到右分别是4点钟、2点钟方向和中杆的样品

先说说笔者观察电镜想要验证的两个猜想:

1、YY的拍框采用发泡工艺,发泡过程中产生的气体会不会侵入拍框导致气泡的产生?如果产生了气泡,就会形成结构弱点,导致强度下降,使拍子容易塌陷。

2、发泡工艺的成型压力要小于风管工艺,压力不足的情况下,会不会无法挤出多余的树脂,导致碳纤维堆叠不紧密?如果碳纤维堆叠不紧密,则会导致碳纤维含量下降、树脂含量上升,这样拍子在同等质量下强度就会弱于竞品。

      那么笔者有没有观察到气泡呢?

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图3、2点钟方向样品SEM图

      图3乍一看好像很多坑洞的样子,但如果放大之后再仔细查看:

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图4、2点钟方向样品坑洞放大

      就会发现这些坑洞都没有一个平滑的内部表面,说明是笔者人为造成的机械损伤(说白了就是磨得不够平),而不是原本就存在的气泡。如果再观察磨得更平的4点钟方向样品,就不会出现这些坑洞了。

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图5、4点钟方向样品SEM图

      可以看到图5的样品平面相当平整,说明YY的发泡技术并不会导致气泡的产生。

      但是各位看官看到现在可能也发现问题了:WTM我要看的碳纤维去哪里了???为什么上图这种被崩出了裂痕的位置都看不到碳纤维在哪里???

      笔者做SEM做到这里也很懵逼,到底是YY技术太好了,碳纤维和树脂结合得一点缝隙都没有,还是笔者制样时出了问题。
于是笔者又去中杆那里逛了一圈,碳纤维还是没看到,倒是发现了一个气泡:

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图6、中杆处气泡图,内壁是光滑而有弧度的

      这里要先说明一下,由于电子显微镜是无法看到颜色的,所以如果材料结合得很紧密,没有明显的分界面的话,电镜是看不出来材料的分界线的。就比如在这三个样品中,如果碳纤维和树脂之间结合得非常紧密而没有缝隙,那么电镜观察到的就会是上图这样光滑的平面。

      所以看到这里,基本就可以回答第一个猜想了,那就是在YY使用发泡技术的球拍中,碳纤维和树脂的结合非常紧密,且基本不会导致球拍内部气泡的产生,也就是说使用发泡技术是不会导致球拍产生结构弱点的。

      为了解答第二个问题,笔者翻遍了这三个样品的每一寸土地,终于在4点钟样品一些没有被磨平的部分发现了碳纤维的踪迹:
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图7、四点钟方向样品碳纤维图

      图7这里的碳纤维外露应该是在笔者手锯的过程中,因为锯子不够锋利导致了碳层的崩裂、分离。

      可以看到在一个仅仅300μm(也就是0.3mm)的宽度下,笔者就分辨出了起码4个朝向的碳纤维,说明在这0.3mm的宽度下起码是堆叠了4层碳布的。而且每层碳布之间基本看不出间隔,也就是说碳布是非常紧密地堆叠在一起的。

      那到这里也就可以回答笔者的第二个猜想了,那就是发泡技术对碳布施加的压力是足够的,足以挤出多余的树脂让各层碳布紧密地堆叠在一起,从而给球拍提供足够的强度。

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图8、碳纤维直径及其与树脂的结合

      笔者继续放大观察,测量了碳纤维的直径,发现其直径在7μm左右。同时,如果大家观察图8笔者测了直径的那根碳纤维的右侧,就会发现碳纤维和树脂的分界线是真的看不出来的。

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图9、看不出有碳纤维的表面图

      在图9中,大家在图片的上方可以明显地看到碳纤维,但是在磨平了的表面上,却就是怎么也找不到碳纤维的一丝踪迹。

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图10、与图8不同的光滑的碳纤维

      笔者继续搜寻发现,图10中出现了与图8不同的碳纤维。虽然两者直径几乎一样,但是图8中的碳纤维有粗糙的竖纹表面,而图10中的碳纤维则是光滑的。这说明YY在制造ZSP的过程中起码使用了两种不同的碳纤维

      那么对碳纤维和树脂的观察就到这里了,笔者又继续使用电镜观察了ZSP的发泡框芯。

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图11、发泡剂的SEM图

      笔者发现,虽然发泡剂有一个粗糙不平的表面,但是图11中发泡剂内部的孔洞很少,而且也不深,更像是实心而稍微带一点孔洞的硬质塑料,而不像是泡沫。

12.jpg
图12、发泡剂放大后SEM图

      即使笔者在图12中继续放大,也没有发现发泡剂内部有更加细微的孔洞。事实上笔者将放大倍数提高到两万多倍也没有发现细小的气泡。所以,发泡剂相比起泡沫,更像是一大块相互连接的硬质塑料。观察到的图片也和笔者在锯发泡剂的时候的手感相吻合,锯子聚到发泡剂的时候感觉到的不是柔软的手感,而是像切在硬质塑料上一样,相当难锯,发泡剂也相当难掰断。所以YY这个发泡剂到底是什么原理、什么用途,还需要更多的大佬去爆料、发掘。

      总结一下上文,这次电镜的观察验证了YY在发泡技术方面的实力,使用发泡技术制造的ZSP,树脂与碳纤维结合十分紧密,观察不到缝隙;拍框截面上基本观察不到气泡,也就是说拍框内部基本不存在结构弱点;两层碳布之间基本不存在间隔,说明发泡剂提供的压力足以将碳布压紧,从而提高拍框的强度。

      那么现在就又到了讨论中羽第一大未解之谜的时候了:既然发泡工艺不会导致球拍的强度降低,YY的球拍为什么会塌陷呢!!!

      其实笔者完成这次解剖之后有了一个新的猜想:

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图13、拍框截面补强条图

      大家仔细观察图13中红圈位置,就会发现碳布在这里有一个三角的突起。笔者原本认为这是碳布堆叠中产生的多余原料,但是笔者在DUORA 10与NS 9900中都曾观察到这个设计,而且DUORA 10中这个三角的突起也是正确地分布在线孔的下方的。

      所以笔者认为这应该是YY为了解决塌陷而特意做的一个补强设计。但是大家在图13中也可以发现这个三角形的补强条并不能非常完美地居中,而是有一些偏差的。这个偏差有可能是因为手工制作而导致的碳布堆叠误差,也有可能是因为在发泡加压的过程中,由于单纯的加压无法对这个补强条进行正确地定位,所以导致了成型过程中的误差(当然风管也无法解决这个问题)。当这个补强条的偏差过大的时候,线孔处的强度就会远小于设计时的理论值,塌陷也就无可避免的产生了。(所以笔者还是认为,风管和发泡都是菜鸡,不用内模就会白给。内模法就能完美解决内壁精准成型的问题了)

      当然这也只是笔者的一个猜想,如果大家对此有什么不同的见解,欢迎在回帖中发表自己的论点。

PS:为了写这篇帖子笔者真的是花费了不少的功夫,其实笔者还很想用李宁的电镜图做一下对比的,但是奈何市面上很少能找到李宁的断拍,身边人也没有,所以如果有哪个老哥手里有李宁的高端三四五代断拍(最好是立体风刃的,我对这个系列的成型最感兴趣),希望能够把拍子卖给我,让我能拿去看一下李宁拍子的电镜。笔者今年毕业去了新的学校以后,就不一定能有这么容易接近且能够自己操作的电镜可以用了。

延伸阅读:
1、[讨论帖]李宁、胜利采用的热风管真的是好技术吗?
2、[科普向]隔壁的碳纤维车架生产都在用什么成型技术?

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发表于 2019-5-16 18:08:40 来自中羽APP | 显示全部楼层
管中窥豹-略见一斑
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发表于 2019-5-16 18:09:15 来自中羽APP | 显示全部楼层
厉害了
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发表于 2019-5-16 18:10:17 来自中羽APP | 显示全部楼层
牛逼,楼主加精预定
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发表于 2019-5-16 18:12:15 来自中羽APP | 显示全部楼层
技术流玩家,坐个前排
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发表于 2019-5-16 18:24:35 来自中羽APP | 显示全部楼层
院士组里的设备就是好啊
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发表于 2019-5-16 18:27:33 来自中羽APP | 显示全部楼层
围观材料大佬
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发表于 2019-5-16 18:28:36 来自中羽APP | 显示全部楼层
我竟然看完了…厉害
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发表于 2019-5-16 18:29:54 来自中羽APP | 显示全部楼层
前排广告位出租
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发表于 2019-5-16 18:33:38 来自中羽APP | 显示全部楼层
好想回到大学再看一次电镜
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发表于 2019-5-16 18:34:04 来自中羽APP | 显示全部楼层
牛逼啊
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发表于 2019-5-16 18:37:17 来自中羽APP | 显示全部楼层
666nb
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发表于 2019-5-16 18:40:57 来自中羽APP | 显示全部楼层
硬核牛逼
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发表于 2019-5-16 18:48:47 来自中羽APP | 显示全部楼层
图4那些点点其实就是垂直镜片的碳纤维,切割破坏了树脂与碳的结合造成的。图7中4方向纤维其实应该是2块碳部的叠加。
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发表于 2019-5-16 18:48:56 来自中羽APP | 显示全部楼层
论文来一啵
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发表于 2019-5-16 18:59:47 | 显示全部楼层
SEM可以的,能随便玩更可以~
不知道为什么我这里全是TEM比SEM多很多。
图片黑白可以上个色鸭~
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发表于 2019-5-16 19:11:28 | 显示全部楼层
楼主将会收到款项加留言,留言里说:请不要观察并公开我厂的羽毛球拍之结构,我们只是用噱头和宣传赚点钱养家而已,别这样较真。
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发表于 2019-5-16 19:32:12 来自中羽APP | 显示全部楼层
厉害了
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发表于 2019-5-16 19:44:56 来自中羽APP | 显示全部楼层
牛逼牛逼
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发表于 2019-5-16 19:59:35 来自中羽APP | 显示全部楼层
666666
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