Características, aplicación e desenvolvemento da fibra de carbono
1.Características e propiedades da fibra de carbono
Materiais de fibra de carbono son negros, duros, de alta resistencia, lixeiros e outros novos materiais con excelentes propiedades mecánicas.A súa gravidade específica é inferior a 1/4 do aceiro.A resistencia á tracción dos materiais compostos de resina de fibra de carbono adoita ser superior a 35.000 MPa, 7,9 veces a do aceiro.O módulo de elasticidade de tracción está entre 230000MPa e 430000MPa.Polo tanto, a resistencia específica do CFRP, é dicir, a relación entre a resistencia do material e a súa densidade, é superior a 20000MPa/(g/cm3), pero a resistencia específica do aceiro A3 é de 590MPa/(g/cm3). o módulo elástico tamén é maior que o do aceiro.Canto maior sexa a resistencia específica do material, menor será o peso propio da peza, maior será o módulo elástico específico, maior será a rixidez da peza.Neste sentido, ilustra a ampla perspectiva de aplicación da fibra de carbono na enxeñaría.Mirando as excelentes propiedades de moitos materiais compostos emerxentes, como Material composto de fibra de vidro de polímero, materiais compostos a base de metal e materiais compostos a base de cerámica, moitos expertos prevén que os materiais compostos entrarán na era da aplicación de materiais xeneralizada a partir da era do aceiro.
PAN fibra de carbono e materiais compostos de fibra de vidro:
(1) Propiedades mecánicas, menor densidade que o metal, peso lixeiro;alto módulo, alta rixidez, alta resistencia, alta resistencia á fatiga, excelente resistencia ao desgaste e lubricidade;excelente atenuación da vibración;
(2) Pequena resistencia á calor, estabilidade, coeficiente de expansión térmica, boa estabilidade dimensional, condutividade térmica;excelente resistencia á calor en gas inerte;
(3) Pertence a unha variedade de materiais condutores con condutividade eléctrica e propiedades de apantallamento de ondas electromagnéticas e propiedades de condutividade eléctrica e de apantallamento de ondas electromagnéticas.(4) É excelente en transmitancia de raios X e pódese deseñar unha estrutura adecuada segundo o propósito.
En 2007, o principal de XapónProvedor de fibra de carbonoToray Co., Ltd. colaborou con Nissan Motor e outras empresas para desenvolver materiais de vangarda utilizando fibra de carbono, o que pode reducir moito o peso das pezas principais do coche, como o chasis.A nova tecnoloxía reduce o peso total do coche nun 10% e mellora o consumo de combustible entre un 4% e un 5%.Ademais, a resistencia ao impacto é 1,5 veces máis que a convencional.Os fabricantes planean levar a nova tecnoloxía aos vehículos comerciais dentro de tres anos.A nova tecnoloxía promete acelerar o cambio de materias primas para automóbiles centradas no aceiro no contexto dunhas regulacións máis duras da factura de combustible para reducir os gases de efecto invernadoiro en todo o mundo.
2.Aplicación de fibra de carbono
A fibra de carbono é un termo xeral para as fibras cun contido de carbono superior ao 90%, e recibe o seu nome polo seu alto contido en carbono.A fibra de carbono ten varias excelentes propiedades do carbono elemental, como a pequena gravidade específica, a resistencia á calor, a resistencia ao choque térmico, a resistencia química e a condutividade, etc. Ten un enredo de fibras e excelentes propiedades mecánicas.En particular, a súa resistencia específica e módulo elástico específico son altos, e pode soportar unha temperatura elevada de 2000 baixo a condición de illar o osíxeno.É unha importante materia prima industrial de fibra de vidroe é axeitado para reforzar materiais compostos, materiais de ablación e materiais de illamento térmico.Este é un material novo desenvolvido a principios dos anos 60 e que agora converteuse nun material novo indispensable na sociedade moderna.
Entre os produtos de lecer, a primeira aplicación da fibra de carbono PAN é a cana de pescar.Na actualidade, a produción anual mundial de canas de pescar de fibra de carbono é duns 12 millóns e a cantidade de fibra de carbono utilizada é de aproximadamente 1.200 toneladas.A aplicación da fibra de carbono nos palos de golf comezou en 1972. Na actualidade, a produción anual de fibra de carbonoclubs de golf no mundo é de preto de 40 millóns de botellas, e a cantidade de fibra de carbono é equivalente a 2.000 toneladas.A aplicación das raquetas de tenis comezou en 1974. Agora, o mundo produciu preto de 4,5 millóns de raquetas de fibra de carbono o ano pasado, e o uso de fibra de carbono require unhas 500 toneladas.Entre outras cousas, a fibra de carbono tamén é moi utilizada en esquís, barcos de neve, bastóns de esquí, bates de béisbol, xogos de estrada e deportes mariños.
Recoñecendo o peso lixeiro, a resistencia á fatiga, a resistencia á corrosión e outras propiedades da fibra de carbono, úsase amplamente na industria aeroespacial.No campo do voo espacial, as fibras de carbono de alto módulo utilizáronse nos satélites artificiais debido ao seu peso lixeiro (rixidez) e á condutividade térmica da estabilidade dimensional.Nos últimos anos, utilizáronse en satélites de comunicación como o iridio.
O composto de moldeo mestúrase principalmente na resina termoplástica en forma defíos de fibra de vidro cortados, que ten o efecto de fortalecer, blindaxe de ondas electromagnéticas e antiestáticas, e é amplamente utilizado en electrodomésticos, equipos de oficina, semicondutores e campos relacionados.
3.Estado da produción de produtos de fibra de carbono no meu país
A produción e uso de fibra de carbono no meu país aínda está na fase inicial.A capacidade de produción de fibra de carbono doméstica representa só preto do 0,4% da produción total detecido de fibra de carbono de alto rendementono mundo, e máis do 90% do consumo interno depende das importacións.A calidade do precursor PAN sempre foi o pescozo de botella que restrinxe a produción a gran escala da industria de fibra de carbono no meu país.Ademais, debido a que a fibra de carbono foi considerada durante moito tempo como un material estratéxico, os países desenvolvidos pecháronse ao mundo exterior.Polo tanto, os expertos do sector cren que o fortalecemento da investigación básica é a base da innovación e a forma fundamental de desenvolver a industria nacional de fibra de carbono.
O meu país comezou a estudar a fibra de carbono dende os anos 60 ata os 70, case seguindo o ritmo do mundo.Despois de máis de 30 anos de duro traballo, a empresa xaponesa Toray desenvolveu produtos de fibra de carbono próximos ao nivel T300, pero a produción e a calidade non poden satisfacer a demanda interna, que está lonxe dos países estranxeiros.En comparación co nivel avanzado internacional, os problemas pendentes da fibra de carbono doméstica son a baixa resistencia da fibra de carbono, a escasa uniformidade e estabilidade, e o nivel de desenvolvemento é de case 20 a 30 anos por detrás do dos países avanzados e a escala de produción é pequena e equipos técnicos. está atrasada e a eficiencia da produción é pobre.
Na actualidade, a capacidade de produción mundial de fibra de carbono pret é dunhas 35.000 toneladas e a demanda anual no mercado chinés é de aproximadamente 6.500 toneladas.É un gran consumidor de fibra de carbono.Non obstante, a produción de fibra de carbono de China en 2007 foi de só unhas 200 toneladas, e principalmente produtos de baixo rendemento.A maior parte da industria depende das importacións, e o prezo é moi caro.Por exemplo, o mercado estándar T300 carece de soporte técnico con dereitos de propiedade intelectual independentes e as empresas nacionais aínda non dominaron a tecnoloxía básica de fibra de carbono completa.A calidade, tecnoloxía e escala de produción da fibra de carbono no meu país son moi diferentes ás dos países estranxeiros.Entre eles, a tecnoloxía de fibra de carbono de alto rendemento está monopolizada e bloqueada por Xapón e os países occidentais.Polo tanto, leva un longo proceso para realizar a localización da fibra de carbono.Debido á falta de mercado, houbo unha "febre da fibra de carbono" en China nos últimos anos, e moitos institutos e empresas de investigación científica comezaron a investigación sobre fibra de carbono e proxectos de industrialización de mil toneladas.
#Materiais de fibra de carbono#Material composto de fibra de vidro de polímero#Provedor de fibra de carbono#fíos de fibra de vidro cortados#tecido de fibra de carbono de alto rendemento
Hora de publicación: 27-Oct-2022