Característiques, aplicació i desenvolupament de la fibra de carboni

Característiques, aplicació i desenvolupament de la fibra de carboni

1.Característiques i propietats de la fibra de carboni

 Materials de fibra de carboni són negres, durs, d'alta resistència, lleugers i altres materials nous amb excel·lents propietats mecàniques.La seva gravetat específica és inferior a 1/4 de l'acer.La resistència a la tracció dels materials compostos de resina de fibra de carboni sol ser superior a 35.000 MPa, 7,9 vegades la de l'acer.El mòdul d'elasticitat de tracció està entre 230000MPa i 430000MPa.Per tant, la resistència específica del CFRP, és a dir, la relació entre la resistència del material i la seva densitat, és superior a 20000MPa/(g/cm3), però la resistència específica de l'acer A3 és de 590MPa/(g/cm3). el mòdul elàstic també és superior al de l'acer.Com més gran sigui la resistència específica del material, més petit és el pes propi de la peça, més gran és el mòdul elàstic específic, més gran és la rigidesa de la peça.En aquest sentit, s'il·lustra l'àmplia perspectiva d'aplicació de la fibra de carboni en enginyeria.Tenint en compte les excel·lents propietats de molts materials compostos emergents, com ara Material de fibra de vidre compost de polímer, materials compostos a base de metalls i materials compostos a base de ceràmica, molts experts prediuen que els materials compostos entraran en l'era d'aplicació de materials generalitzada a partir de l'era de l'acer.

Materials compostos de fibra de carboni i fibra de vidre PAN:

(1) Propietats mecàniques, densitat més baixa que el metall, pes lleuger;alt mòdul, alta rigidesa, alta resistència, alta resistència a la fatiga, excel·lent resistència al desgast i lubricitat;excel·lent atenuació de vibracions;

(2) Petita resistència a la calor, estabilitat, coeficient d'expansió tèrmica, bona estabilitat dimensional, conductivitat tèrmica;excel·lent resistència a la calor en gas inert;

(3) Pertany a una varietat de materials conductors amb propietats de conductivitat elèctrica i de blindatge d'ones electromagnètiques, i propietats de conductivitat elèctrica i de blindatge d'ones electromagnètiques.(4) És excel·lent en la transmitància de raigs X i es pot dissenyar una estructura adequada segons el propòsit.

El 2007, el principal del JapóProveïdor de fibra de carboniToray Co., Ltd. va cooperar amb Nissan Motor i altres empreses per desenvolupar materials d'avantguarda amb fibra de carboni, que pot reduir considerablement el pes de les parts principals del cotxe, com ara el xassís.La nova tecnologia redueix el pes total del cotxe en un 10% i millora el consum de combustible entre un 4% i un 5%.A més, la resistència a l'impacte és 1,5 vegades superior a la convencional.Els fabricants tenen previst portar la nova tecnologia als vehicles comercials d'aquí a tres anys.La nova tecnologia promet accelerar el canvi de matèries primeres d'automoció centrades en l'acer en el context de regulacions més dures sobre la factura del combustible per reduir els gasos d'efecte hivernacle a tot el món.

2.Aplicació de fibra de carboni

  La fibra de carboni és un terme general per a fibres amb un contingut de carboni superior al 90%, i s'anomena pel seu alt contingut de carboni.La fibra de carboni té diverses propietats excel·lents del carboni elemental, com ara la petita gravetat específica, la resistència a la calor, la resistència al xoc tèrmic, la resistència química i la conductivitat, etc. Té entrellaçament de fibres i excel·lents propietats mecàniques.En particular, la seva força específica i mòdul elàstic específic són elevats, i pot suportar una temperatura elevada de 2000 sota la condició d'aïllar l'oxigen.És una important matèria primera industrial de fibra de vidrei és adequat per enfortir materials compostos, materials d'ablació i materials d'aïllament tèrmic.Aquest és un nou material desenvolupat a principis dels anys 60 i ara s'ha convertit en un material nou indispensable a la societat moderna.

Entre els productes d'oci, la primera aplicació de la fibra de carboni PAN és la canya de pescar.Actualment, la producció mundial de canyes de pescar de fibra de carboni és d'uns 12 milions i la quantitat de fibra de carboni utilitzada és d'unes 1.200 tones.L'aplicació de la fibra de carboni als pals de golf va començar l'any 1972. Actualment, la producció anual de fibra de carbonipals de golf al món és d'uns 40 milions d'ampolles i la quantitat de fibra de carboni equival a 2.000 tones.L'aplicació de les raquetes de tennis va començar l'any 1974. Ara, el món va produir uns 4,5 milions de raquetes de fibra de carboni l'any passat, i l'ús de fibra de carboni requereix unes 500 tones.Entre altres coses, la fibra de carboni també s'utilitza àmpliament en esquís, vaixells de neu, bastons d'esquí, bats de beisbol, jocs de carretera i esports marins.

Reconeixent el pes lleuger, la resistència a la fatiga, la resistència a la corrosió i altres propietats de la fibra de carboni, s'utilitza àmpliament a la indústria aeroespacial.En el camp del vol espacial, les fibres de carboni d'alt mòdul s'han utilitzat en satèl·lits artificials a causa del seu pes lleuger (rigidesa) i conductivitat tèrmica d'estabilitat dimensional.En els darrers anys, s'han utilitzat en satèl·lits de comunicació com l'iridi.

El compost d'emmotllament es barreja principalment amb la resina termoplàstica en forma defils tallats de fibra de vidre, que té l'efecte de reforç, blindatge antiestàtic i d'ones electromagnètiques, i s'utilitza àmpliament en electrodomèstics, equips d'oficina, semiconductors i camps relacionats.

3.Estat de producció dels productes de fibra de carboni al meu país

  La producció i l'ús de fibra de carboni al meu país encara es troba en una fase inicial.La capacitat de producció de fibra de carboni domèstica només representa al voltant del 0,4% de la producció totaltela de fibra de carboni d'alt rendimental món, i més del 90% del consum intern depèn de les importacions.La qualitat del precursor PAN sempre ha estat el coll d'ampolla que restringeix la producció a gran escala de la indústria de la fibra de carboni al meu país.A més, com que la fibra de carboni s'ha considerat durant molt de temps com un material estratègic, els països desenvolupats s'han tancat al món exterior.Per tant, els experts del sector creuen que l'enfortiment de la investigació bàsica és la base de la innovació i la forma fonamental de desenvolupar la indústria nacional de fibra de carboni.

El meu país va començar a estudiar la fibra de carboni des dels anys 60 fins als 70, gairebé seguint el ritme del món.Després de més de 30 anys de treball dur, l'empresa japonesa Toray ha desenvolupat productes de fibra de carboni propers al nivell T300, però la producció i la qualitat no poden satisfer la demanda interna, que està lluny dels països estrangers.En comparació amb el nivell avançat internacional, els problemes destacats de la fibra de carboni domèstica són la baixa resistència de la fibra de carboni, la poca uniformitat i estabilitat, i el nivell de desenvolupament és de gairebé 20 a 30 anys per darrere del dels països avançats, i l'escala de producció és petita, equip tècnic. està endarrerit i l'eficiència de producció és baixa.

Actualment, la capacitat de producció mundial de fibra de carboni pret és d'unes 35.000 tones i la demanda anual al mercat xinès és d'unes 6.500 tones.És un gran consumidor de fibra de carboni.No obstant això, la producció de fibra de carboni de la Xina el 2007 només va ser d'unes 200 tones, i principalment productes de baix rendiment.La major part de la indústria depèn de les importacions i el preu és molt car.Per exemple, el mercat estàndard T300 no té suport tècnic amb drets de propietat intel·lectual independent i les empreses nacionals encara no han dominat la tecnologia bàsica completa de fibra de carboni.La qualitat, la tecnologia i l'escala de producció de fibra de carboni al meu país són molt diferents de les dels països estrangers.Entre ells, la tecnologia de fibra de carboni d'alt rendiment està monopolitzada i bloquejada pel Japó i els països occidentals.Per tant, es necessita un llarg procés per adonar-se de la localització de la fibra de carboni.A causa de la manca de mercat, hi ha hagut una "febre de fibra de carboni" a la Xina en els darrers anys, i molts instituts i empreses d'investigació científica han iniciat projectes de recerca de fibra de carboni i d'industrialització de mil tones.

#Materials de fibra de carboni#Material de fibra de vidre compost de polímer#Proveïdor de fibra de carboni#fils tallats de fibra de vidre#tela de fibra de carboni d'alt rendiment