Charakterystyka, zastosowanie i rozwój włókna węglowego
1.Charakterystyka i właściwości włókna węglowego
Materiały z włókna węglowego są czarne, twarde, o wysokiej wytrzymałości, lekkie i inne nowe materiały o doskonałych właściwościach mechanicznych.Jego ciężar właściwy jest mniejszy niż 1/4 stali.Wytrzymałość na rozciąganie materiałów kompozytowych z żywicy z włókna węglowego zwykle przekracza 35000 MPa, czyli 7,9 razy więcej niż w przypadku stali.Moduł sprężystości przy rozciąganiu wynosi od 230 000 MPa do 430 000 MPa.Zatem wytrzymałość właściwa CFRP, czyli stosunek wytrzymałości materiału do jego gęstości, wynosi powyżej 20000 MPa/(g/cm3), natomiast wytrzymałość właściwa stali A3 wynosi 590 MPa/(g/cm3). moduł sprężystości jest również wyższy niż w przypadku stali.Im wyższa wytrzymałość właściwa materiału, tym mniejszy ciężar własny części, im wyższy właściwy moduł sprężystości, tym większa sztywność części.W tym sensie zilustrowano szerokie perspektywy zastosowania włókna węglowego w inżynierii.Patrząc na doskonałe właściwości wielu pojawiających się materiałów kompozytowych, takich jak Polimerowy kompozytowy materiał z włókna szklanego, materiałów kompozytowych na bazie metali i materiałów kompozytowych na bazie ceramiki, wielu ekspertów przewiduje, że materiały kompozytowe wejdą w erę powszechnego stosowania materiałów począwszy od epoki stali.
Materiały kompozytowe PAN z włókna węglowego i włókna szklanego:
(1) Właściwości mechaniczne, mniejsza gęstość niż metal, niewielka waga;wysoki moduł, wysoka sztywność, wysoka wytrzymałość, wysoka wytrzymałość zmęczeniowa, doskonała odporność na zużycie i smarowność;doskonałe tłumienie drgań;
(2) Mała odporność cieplna, stabilność, współczynnik rozszerzalności cieplnej, dobra stabilność wymiarowa, przewodność cieplna;doskonała odporność na ciepło w gazie obojętnym;
(3) Należy do różnych materiałów przewodzących posiadających przewodność elektryczną i właściwości ekranowania fal elektromagnetycznych, a także przewodność elektryczną i właściwości ekranowania fal elektromagnetycznych.(4) Ma doskonałą przepuszczalność promieniowania rentgenowskiego i można zaprojektować odpowiednią konstrukcję zgodnie z przeznaczeniem.
W 2007 roku głównym w JaponiiDostawca włókna węglowegoToray Co., Ltd. współpracowała z Nissan Motor i innymi firmami w celu opracowania najnowocześniejszych materiałów wykorzystujących włókno węglowe, które może znacznie zmniejszyć masę głównych części samochodu, takich jak podwozie.Nowa technologia zmniejsza całkowitą masę samochodu o 10% i zmniejsza zużycie paliwa o 4% do 5%.Ponadto odporność na uderzenia jest 1,5 razy większa niż w przypadku konwencjonalnej.Producenci planują wprowadzić nową technologię do pojazdów użytkowych za trzy lata.Nowa technologia obiecuje przyspieszyć przejście na surowce motoryzacyjne skoncentrowane na stali w kontekście bardziej rygorystycznych przepisów dotyczących rachunków za paliwo, mających na celu redukcję gazów cieplarnianych na całym świecie
2.Zastosowanie włókna węglowego
Włókno węglowe to ogólne określenie włókien o zawartości węgla przekraczającej 90%, a jego nazwa wzięła się od jego wysokiej zawartości węgla.Włókno węglowe ma różne doskonałe właściwości węgla pierwiastkowego, takie jak mały ciężar właściwy, odporność na ciepło, odporność na szok termiczny, odporność chemiczna i przewodność itp. Ma splątanie włókien i doskonałe właściwości mechaniczne.W szczególności jego wytrzymałość właściwa i właściwy moduł sprężystości są wysokie i może wytrzymać wysoką temperaturę 2000 pod warunkiem izolowania tlenu.Jest ważnym surowcem przemysłowym z włókna szklanegoi nadaje się do wzmacniania materiałów kompozytowych, materiałów ablacyjnych i materiałów termoizolacyjnych.Jest to nowy materiał opracowany na początku lat 60. XX wieku, który obecnie stał się nowym, niezbędnym materiałem we współczesnym społeczeństwie.
Wśród produktów rekreacyjnych pierwszym zastosowaniem włókna węglowego PAN jest wędka.Obecnie światowa roczna produkcja wędek z włókna węglowego wynosi około 12 milionów, a ilość użytego włókna węglowego wynosi około 1200 ton.Stosowanie włókna węglowego w klubach golfowych rozpoczęło się w 1972 roku. Obecnie roczna produkcja fibra de carbonklubów golfowych na świecie jest około 40 milionów butelek, a ilość włókna węglowego odpowiada 2000 ton.Stosowanie rakiet tenisowych rozpoczęło się w 1974 roku. Obecnie na świecie wyprodukowano w ubiegłym roku około 4,5 miliona rakiet z włókna węglowego, a do wykorzystania włókna węglowego potrzeba około 500 ton.Między innymi włókno węglowe jest również szeroko stosowane w nartach, łodziach śnieżnych, kijach narciarskich, kijach baseballowych, grach drogowych i sportach morskich.
Uznając lekkość, odporność na zmęczenie, odporność na korozję i inne właściwości włókna węglowego, jest ono szeroko stosowane w przemyśle lotniczym.W lotach kosmicznych w sztucznych satelitach zastosowano wysokomodułowe włókna węglowe ze względu na ich niewielką wagę (sztywność) i przewodność cieplną oraz stabilność wymiarową.W ostatnich latach zaczęto je stosować w satelitach komunikacyjnych takich jak iryd.
Masa formierska jest głównie mieszana z żywicą termoplastyczną w postacinici cięte z włókna szklanego, który ma działanie wzmacniające, antystatyczne i ekranujące fale elektromagnetyczne i jest szeroko stosowany w sprzęcie gospodarstwa domowego, sprzęcie biurowym, półprzewodnikach i dziedzinach pokrewnych.
3.Stan produkcji wyrobów z włókna węglowego w moim kraju
Produkcja i wykorzystanie włókna węglowego w moim kraju jest wciąż na wczesnym etapie.Zdolność produkcyjna krajowego włókna węglowego stanowi zaledwie około 0,4% całkowitej produkcjiwysokowydajna tkanina z włókna węglowegona świecie, a ponad 90% krajowej konsumpcji opiera się na imporcie.Jakość prekursora PAN zawsze była wąskim gardłem ograniczającym produkcję na dużą skalę przemysłu włókien węglowych w moim kraju.Dodatkowo, ponieważ włókno węglowe od dawna uważane jest za materiał strategiczny, kraje rozwinięte zostały zamknięte na świat zewnętrzny.Dlatego eksperci branżowi uważają, że wzmocnienie badań podstawowych jest podstawą innowacji i podstawową drogą rozwoju krajowego przemysłu włókien węglowych.
Mój kraj zaczął badać włókna węglowe od lat 60. do 70. XX wieku, niemal dotrzymując kroku światu.Po ponad 30 latach ciężkiej pracy japońska firma Toray opracowała produkty z włókna węglowego zbliżone do poziomu T300, ale wydajność i jakość nie są w stanie sprostać popytowi krajowemu, który jest daleko od innych krajów.W porównaniu z międzynarodowym poziomem zaawansowanym, wybitnymi problemami krajowego włókna węglowego są niska wytrzymałość włókna węglowego, słaba jednorodność i stabilność, a poziom rozwoju jest prawie 20 do 30 lat w tyle za krajami rozwiniętymi, a skala produkcji jest niewielka, wyposażenie techniczne jest zacofany, a wydajność produkcji niska.
Obecnie światowa zdolność produkcyjna pretu fibra de carbon wynosi około 35 000 ton, a roczny popyt na rynku chińskim wynosi około 6500 ton.Jest dużym konsumentem włókna węglowego.Jednakże produkcja włókien węglowych w Chinach w 2007 r. wyniosła jedynie około 200 ton i obejmowała głównie produkty o niskiej wydajności.Większość przemysłu opiera się na imporcie, a cena jest bardzo droga.Na przykład na standardowym rynku T300 brakuje wsparcia technicznego z niezależnymi prawami własności intelektualnej, a przedsiębiorstwa krajowe nie opanowały jeszcze pełnej technologii rdzenia z włókna węglowego.Jakość, technologia i skala produkcji włókna węglowego w moim kraju bardzo różnią się od tych w innych krajach.Wśród nich wysokowydajna technologia włókien węglowych jest zmonopolizowana i blokowana przez Japonię i kraje zachodnie.Dlatego ustalenie lokalizacji włókna węglowego zajmuje długi proces.Ze względu na brak rynku w Chinach w ostatnich latach panowała „gorączka włókien węglowych”, a wiele instytutów naukowo-badawczych i przedsiębiorstw rozpoczęło badania nad włóknami węglowymi i projekty industrializacyjne o masie tysiąca ton.
#Materiały z włókna węglowego#Polimerowy kompozytowy materiał z włókna szklanego#Dostawca włókna węglowego#nici cięte z włókna szklanego#wysokowydajna tkanina z włókna węglowego
Czas publikacji: 27 października 2022 r