Značajke, primjena i razvoj karbonskih vlakana
1.Karakteristike i svojstva karbonskih vlakana
Materijali od karbonskih vlakana su crni, tvrdi, visoke čvrstoće, male težine i drugi novi materijali s izvrsnim mehaničkim svojstvima.Njegova specifična težina je manja od 1/4 čelika.Vlačna čvrstoća kompozitnih materijala od karbonskih vlakana obično je iznad 35000 MPa, 7,9 puta više od čelika.Vlačni modul elastičnosti je između 230000MPa i 430000MPa.Dakle, specifična čvrstoća CFRP-a, odnosno omjer čvrstoće materijala i njegove gustoće, je iznad 20000MPa/(g/cm3), ali je specifična čvrstoća čelika A3 590MPa/(g/cm3). modul elastičnosti također je viši od modula čelika.Što je veća specifična čvrstoća materijala, to je manja vlastita težina dijela, što je veći specifični modul elastičnosti, veća je krutost dijela.U tom smislu ilustrirana je široka perspektiva primjene karbonskih vlakana u inženjerstvu.Gledajući izvrsna svojstva mnogih kompozitnih materijala u nastajanju, kao što su Polimerni kompozitni materijal od staklenih vlakana, kompozitnih materijala na bazi metala i kompozitnih materijala na bazi keramike, mnogi stručnjaci predviđaju da će kompozitni materijali ući u eru široke primjene materijala iz doba čelika.
PAN kompozitni materijali od karbonskih vlakana i stakloplastike:
(1) Mehanička svojstva, manja gustoća od metala, mala težina;visok modul, visoka krutost, visoka čvrstoća, visoka čvrstoća na zamor, izvrsna otpornost na habanje i mazivost;izvrsno prigušenje vibracija;
(2) Mala otpornost na toplinu, stabilnost, koeficijent toplinske ekspanzije, dobra dimenzijska stabilnost, toplinska vodljivost;izvrsna otpornost na toplinu u inertnom plinu;
(3) Pripada nizu vodljivih materijala koji imaju električnu vodljivost i svojstva zaštite od elektromagnetskih valova te električnu vodljivost i svojstva zaštite od elektromagnetskih valova.(4) Izvrstan je u propusnosti X-zraka, a odgovarajuća struktura može se dizajnirati prema namjeni.
U 2007. glavni japanskiDobavljač karbonskih vlakanaToray Co., Ltd. surađivao je s Nissan Motorom i drugim tvrtkama na razvoju najsuvremenijih materijala koji koriste karbonska vlakna, što može uvelike smanjiti težinu glavnih dijelova automobila, kao što je šasija.Nova tehnologija smanjuje ukupnu težinu automobila za 10% i poboljšava potrošnju goriva za 4% do 5%.Osim toga, otpornost na udarce je 1,5 puta veća od konvencionalne.Proizvođači planiraju uvesti novu tehnologiju u gospodarska vozila za tri godine.Nova tehnologija obećava ubrzanje prijelaza na automobilske sirovine usredotočene na čelik u kontekstu strožih propisa o računima za gorivo kako bi se smanjili staklenički plinovi diljem svijeta
2.Primjena karbonskih vlakana
Ugljična vlakna opći je naziv za vlakna s udjelom ugljika većim od 90%, a ime je dobila po visokom udjelu ugljika.Ugljična vlakna imaju različita izvrsna svojstva elementarnog ugljika, kao što su mala specifična težina, otpornost na toplinu, otpornost na toplinske udare, kemijsku otpornost i vodljivost, itd. Ima isprepletenost vlakana i izvrsna mehanička svojstva.Konkretno, njegova specifična čvrstoća i specifični modul elastičnosti su visoki i može izdržati visoku temperaturu od 2000 pod uvjetom izolacije kisika.To je važna industrijska sirovina od stakloplastikei pogodan je za ojačavanje kompozitnih materijala, materijala za ablaciju i materijala za toplinsku izolaciju.Ovo je novi materijal razvijen ranih 1960-ih i sada je postao neizostavan novi materijal u modernom društvu.
Među proizvodima za slobodno vrijeme, prva primjena PAN karbonskih vlakana je štap za pecanje.Trenutno je svjetska godišnja proizvodnja štapova za pecanje od karbonskih vlakana oko 12 milijuna, a količina korištenih karbonskih vlakana je oko 1200 tona.Primjena ugljičnih vlakana u golf palicama započela je 1972. Trenutačna godišnja proizvodnja fibra de carbongolf palica u svijetu je oko 40 milijuna boca, a količina karbonskih vlakana je ekvivalentna 2000 tona.Primjena teniskih reketa započela je 1974. Sada je prošle godine u svijetu proizvedeno oko 4,5 milijuna reketa od karbonskih vlakana, a za korištenje karbonskih vlakana potrebno je oko 500 tona.Između ostalog, ugljična vlakna također se široko koriste u skijama, čamcima za snijeg, skijaškim štapovima, palicama za bejzbol, igrama na cesti i pomorskim sportovima.
Prepoznajući laganu težinu, otpornost na zamor, otpornost na koroziju i druga svojstva karbonskih vlakana, naširoko se koriste u zrakoplovnoj industriji.U području svemirskih letova, ugljična vlakna visokog modula korištena su u umjetnim satelitima zbog njihove male težine (krutosti) i toplinske vodljivosti dimenzionalne stabilnosti.Posljednjih godina korišteni su u komunikacijskim satelitima poput iridija.
Masa za kalupljenje se uglavnom umiješa u termoplastičnu smolu u oblikunasjeckane niti od staklenih vlakana, koji ima učinak jačanja, antistatičke zaštite i zaštite od elektromagnetskih valova, a široko se koristi u kućanskim aparatima, uredskoj opremi, poluvodičima i srodnim poljima.
3. Status proizvodnje proizvoda od karbonskih vlakana u mojoj zemlji
Proizvodnja i upotreba karbonskih vlakana u mojoj je zemlji još uvijek u ranoj fazi.Kapacitet proizvodnje domaćih karbonskih vlakana čini samo oko 0,4% ukupne proizvodnjetkanina od karbonskih vlakana visokih performansiu svijetu, a više od 90% domaće potrošnje ovisi o uvozu.Kvaliteta PAN prekursora uvijek je bila usko grlo koje je ograničavalo veliku proizvodnju industrije ugljičnih vlakana u mojoj zemlji.Osim toga, budući da su se ugljična vlakna dugo smatrala strateškim materijalom, razvijene su zemlje zatvorene prema vanjskom svijetu.Stoga stručnjaci iz industrije vjeruju da je jačanje temeljnog istraživanja temelj inovacije i temeljni način razvoja domaće industrije ugljičnih vlakana.
Moja je zemlja počela proučavati karbonska vlakna od 1960-ih do 1970-ih, gotovo držeći korak sa svijetom.Nakon više od 30 godina napornog rada, japanska tvrtka Toray razvila je proizvode od ugljičnih vlakana blizu razine T300, ali učinak i kvaliteta ne mogu zadovoljiti domaću potražnju, koja je daleko od stranih zemalja.U usporedbi s međunarodnom naprednom razinom, izvanredni problemi domaćih ugljičnih vlakana su niska čvrstoća ugljičnih vlakana, loša ujednačenost i stabilnost, a razina razvoja je gotovo 20 do 30 godina iza one u naprednim zemljama, a proizvodni opseg je mali, tehnička oprema je zaostala, a učinkovitost proizvodnje je loša.
Trenutno je svjetski proizvodni kapacitet fibra de carbon pret oko 35.000 tona, a godišnja potražnja na kineskom tržištu je oko 6.500 tona.Veliki je potrošač karbonskih vlakana.Međutim, proizvodnja ugljičnih vlakana u Kini u 2007. iznosila je samo oko 200 tona, i to uglavnom proizvode niske učinkovitosti.Većina industrije oslanja se na uvoz, a cijena je vrlo visoka.Na primjer, standardnom tržištu T300 nedostaje tehnička podrška s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva, a domaća poduzeća još nisu ovladala potpunom tehnologijom jezgre od karbonskih vlakana.Kvaliteta, tehnologija i opseg proizvodnje ugljičnih vlakana u mojoj zemlji vrlo su različiti od onih u stranim zemljama.Među njima, tehnologija visokih performansi karbonskih vlakana monopolizirana je i blokirana od strane Japana i zapadnih zemalja.Stoga je potreban dug proces za lokalizaciju karbonskih vlakana.Zbog nedostatka tržišta, posljednjih godina u Kini vlada "groznica ugljičnih vlakana", a mnogi znanstveno-istraživački instituti i poduzeća započeli su istraživanje ugljičnih vlakana i projekte industrijalizacije od tisuću tona.
#Materijali od karbonskih vlakana#Polimerni kompozitni materijal od staklenih vlakana#Dobavljač karbonskih vlakana#nasjeckane niti od staklenih vlakana#tkanina od karbonskih vlakana visokih performansi
Vrijeme objave: 27. listopada 2022