Caracteristicile, aplicarea și dezvoltarea fibrei de carbon
1.Caracteristicile și proprietățile fibrei de carbon
Materiale din fibra de carbon sunt negre, dure, de înaltă rezistență, ușoare și alte materiale noi cu proprietăți mecanice excelente.Greutatea sa specifică este mai mică de 1/4 din oțel.Rezistența la tracțiune a materialelor compozite din rășină din fibră de carbon este de obicei peste 35000MPa, de 7,9 ori mai mare decât a oțelului.Modulul de elasticitate la tracțiune este cuprins între 230000MPa și 430000MPa.Prin urmare, rezistența specifică a CFRP, adică raportul dintre rezistența materialului și densitatea sa, este peste 20000MPa/(g/cm3), dar rezistența specifică a oțelului A3 este de 590MPa/(g/cm3). modulul elastic este de asemenea mai mare decât cel al oțelului.Cu cât rezistența specifică a materialului este mai mare, cu atât greutatea proprie a piesei este mai mică, cu atât modulul elastic specific este mai mare, cu atât rigiditatea piesei este mai mare.În acest sens, este ilustrată perspectiva largă de aplicare a fibrei de carbon în inginerie.Privind proprietățile excelente ale multor materiale compozite emergente, cum ar fi Material din fibră de sticlă compozită polimerică, materiale compozite pe bază de metal și materiale compozite pe bază de ceramică, mulți experți prevăd că materialele compozite vor intra în era aplicării pe scară largă a materialelor din epoca oțelului.
Materiale compozite din fibră de carbon și fibră de sticlă PAN:
(1) Proprietăți mecanice, densitate mai mică decât metalul, greutate redusă;modul ridicat, rigiditate ridicată, rezistență ridicată, rezistență ridicată la oboseală, rezistență excelentă la uzură și lubrifiere;atenuare excelentă a vibrațiilor;
(2) Rezistență mică la căldură, stabilitate, coeficient de dilatare termică, stabilitate dimensională bună, conductivitate termică;rezistență excelentă la căldură în gaz inert;
(3) Aparține unei varietăți de materiale conductoare cu proprietăți de conductivitate electrică și de ecranare a undelor electromagnetice, precum și proprietăți de conductivitate electrică și de ecranare a undelor electromagnetice.(4) Este excelent în transmisia razelor X și poate fi proiectată o structură adecvată în funcție de scop.
În 2007, principalul JaponieiFurnizor de fibra de carbonToray Co., Ltd. a cooperat cu Nissan Motor și alte companii pentru a dezvolta materiale de ultimă oră, folosind fibră de carbon, care poate reduce foarte mult greutatea principalelor părți ale mașinii, cum ar fi șasiul.Noua tehnologie reduce greutatea totală a mașinii cu 10% și îmbunătățește consumul de combustibil cu 4% până la 5%.În plus, rezistența la impact este de 1,5 ori mai mare decât cea convențională.Producătorii plănuiesc să aducă noua tehnologie la vehiculele comerciale peste trei ani.Noua tehnologie promite să accelereze trecerea la materiile prime auto centrate pe oțel, pe fundalul unor reglementări mai dure privind facturile de combustibil pentru a reduce gazele cu efect de seră în întreaga lume.
2.Aplicarea fibrei de carbon
Fibra de carbon este un termen general pentru fibrele cu un conținut de carbon de peste 90% și este numită pentru conținutul său ridicat de carbon.Fibra de carbon are diferite proprietăți excelente ale carbonului elementar, cum ar fi greutatea specifică mică, rezistența la căldură, rezistența la șocuri termice, rezistența chimică și conductivitatea, etc. Are încurcarea fibrelor și proprietăți mecanice excelente.În special, rezistența sa specifică și modulul elastic specific sunt mari și poate rezista la o temperatură ridicată de 2000 în condiția izolării oxigenului.Este o materie primă industrială importantă din fibră de sticlăși este potrivit pentru întărirea materialelor compozite, materialelor de ablație și materialelor termoizolante.Acesta este un material nou dezvoltat la începutul anilor 1960 și a devenit acum un material nou indispensabil în societatea modernă.
Dintre produsele de agrement, prima aplicare a fibrei de carbon PAN este undița.În prezent, producția mondială anuală de undițe de pescuit din fibră de carbon este de aproximativ 12 milioane, iar cantitatea de fibră de carbon utilizată este de aproximativ 1.200 de tone.Aplicarea fibrei de carbon în crose de golf a început în 1972. În prezent, producția anuală de fibra de carboncluburile de golf din lume este de aproximativ 40 de milioane de sticle, iar cantitatea de fibră de carbon este echivalentă cu 2.000 de tone.Aplicarea rachetelor de tenis a început în 1974. Acum, lumea a produs anul trecut aproximativ 4,5 milioane de rachete din fibră de carbon, iar utilizarea fibrei de carbon necesită aproximativ 500 de tone.Printre altele, fibra de carbon este utilizată pe scară largă în schiuri, bărci de zăpadă, bețe de schi, bâte de baseball, jocuri de drum și sporturi marine.
Recunoscând greutatea ușoară, rezistența la oboseală, rezistența la coroziune și alte proprietăți ale fibrei de carbon, este utilizat pe scară largă în industria aerospațială.În domeniul zborului spațial, fibrele de carbon cu modul înalt au fost folosite în sateliții artificiali datorită greutății lor ușoare (rigidității) și conductivității termice a stabilității dimensionale.În ultimii ani, au fost utilizați în sateliții de comunicații precum iridiu.
Compusul de turnare este amestecat în principal în rășina termoplastică sub formă defire tocate din fibră de sticlă, care are efect de întărire, ecranare antistatică și unde electromagnetice și este utilizat pe scară largă în aparate electrocasnice, echipamente de birou, semiconductori și domenii conexe.
3. Starea producției de produse din fibră de carbon în țara mea
Producția și utilizarea fibrei de carbon în țara mea este încă într-un stadiu incipient.Capacitatea de producție a fibrei de carbon autohtone reprezintă doar aproximativ 0,4% din producția totală apânză din fibră de carbon de înaltă performanțăîn lume, iar peste 90% din consumul intern depinde de importuri.Calitatea precursorului PAN a fost întotdeauna blocajul care limitează producția pe scară largă a industriei fibrei de carbon în țara mea.În plus, deoarece fibra de carbon a fost mult timp considerată un material strategic, țările dezvoltate au fost închise lumii exterioare.Prin urmare, experții din industrie consideră că consolidarea cercetării de bază este fundamentul inovației și modalitatea fundamentală de dezvoltare a industriei interne a fibrei de carbon.
Țara mea a început să studieze fibra de carbon din anii 1960 până în anii 1970, aproape ținând pasul cu lumea.După mai mult de 30 de ani de muncă grea, compania Toray din Japonia a dezvoltat produse din fibră de carbon aproape de nivelul T300, dar producția și calitatea nu pot satisface cererea internă, care este departe de țările străine.În comparație cu nivelul avansat internațional, problemele remarcabile ale fibrei de carbon autohtone sunt rezistența scăzută a fibrei de carbon, uniformitatea și stabilitatea slabe, iar nivelul de dezvoltare este cu aproape 20 până la 30 de ani în urmă cu cel al țărilor avansate, iar scara de producție este mică, echipament tehnic. este înapoi, iar eficiența producției este slabă.
În prezent, capacitatea mondială de producție a fibrei de carbon pret este de aproximativ 35.000 de tone, iar cererea anuală pe piața chineză este de aproximativ 6.500 de tone.Este un mare consumator de fibră de carbon.Cu toate acestea, producția Chinei de fibră de carbon în 2007 a fost de numai aproximativ 200 de tone și, în principal, produse cu performanță scăzută.Majoritatea industriei se bazează pe importuri, iar prețul este foarte scump.De exemplu, piața standard T300 nu are suport tehnic cu drepturi independente de proprietate intelectuală, iar întreprinderile naționale nu au stăpânit încă tehnologia de bază completă a fibrei de carbon.Calitatea, tehnologia și scara de producție a fibrei de carbon din țara mea sunt foarte diferite de cele din țările străine.Printre acestea, tehnologia fibrei de carbon de înaltă performanță este monopolizată și blocată de Japonia și țările occidentale.Prin urmare, este nevoie de un proces lung pentru a realiza localizarea fibrei de carbon.Din cauza lipsei de piață, a existat o „febră a fibrei de carbon” în China în ultimii ani, iar multe institute și întreprinderi de cercetare științifică au început cercetarea fibrei de carbon și proiecte de industrializare de o mie de tone.
#Materiale din fibra de carbon#Material din fibră de sticlă compozită polimerică#Furnizor de fibra de carbon#fire tocate din fibră de sticlă#pânză din fibră de carbon de înaltă performanță
Ora postării: Oct-27-2022