Charakteristika, použitie a vývoj uhlíkových vlákien

Charakteristika, použitie a vývoj uhlíkových vlákien

1.Charakteristika a vlastnosti uhlíkových vlákien

 Materiály z uhlíkových vlákien sú čierne, tvrdé, vysoká pevnosť, nízka hmotnosť a ďalšie nové materiály s výbornými mechanickými vlastnosťami.Jeho špecifická hmotnosť je menšia ako 1/4 ocele.Pevnosť v ťahu kompozitných materiálov na báze uhlíkových vlákien je zvyčajne vyššia ako 35 000 MPa, čo je 7,9-násobok pevnosti ocele.Modul pružnosti v ťahu je medzi 230 000 MPa a 430 000 MPa.Preto je špecifická pevnosť CFRP, teda pomer pevnosti materiálu k jeho hustote, nad 20 000 MPa/(g/cm3), ale špecifická pevnosť ocele A3 je 590MPa/(g/cm3). modul pružnosti je tiež vyšší ako u ocele.Čím vyššia je špecifická pevnosť materiálu, tým menšia je vlastná hmotnosť dielu, čím vyšší je špecifický modul pružnosti, tým väčšia je tuhosť dielu.V tomto zmysle je ilustrovaná široká perspektíva využitia uhlíkových vlákien v strojárstve.Pri pohľade na vynikajúce vlastnosti mnohých vznikajúcich kompozitných materiálov, ako napr Polymérny kompozitný materiál zo sklenených vlákien, kompozitné materiály na báze kovu a kompozitné materiály na báze keramiky, mnohí odborníci predpovedajú, že kompozitné materiály vstúpia do éry rozšírenej aplikácie materiálov od veku ocele.

PAN kompozitné materiály z uhlíkových a sklených vlákien:

(1) Mechanické vlastnosti, nižšia hustota ako kov, nízka hmotnosť;vysoký modul, vysoká tuhosť, vysoká pevnosť, vysoká únavová pevnosť, vynikajúca odolnosť proti opotrebovaniu a mazivosť;vynikajúce tlmenie vibrácií;

(2) Malá tepelná odolnosť, stabilita, koeficient tepelnej rozťažnosti, dobrá rozmerová stabilita, tepelná vodivosť;vynikajúca tepelná odolnosť v inertnom plyne;

(3) Patrí k rôznym vodivým materiálom, ktoré majú elektrickú vodivosť a vlastnosti tienenia elektromagnetických vĺn a elektrickú vodivosť a vlastnosti tienenia elektromagnetických vĺn.(4) Má vynikajúcu priepustnosť röntgenového žiarenia a podľa účelu môže byť navrhnutá vhodná štruktúra.

V roku 2007 japonská hlavnáDodávateľ uhlíkových vlákienToray Co., Ltd. spolupracovala s Nissan Motor a ďalšími spoločnosťami na vývoji špičkových materiálov s použitím uhlíkových vlákien, ktoré môžu výrazne znížiť hmotnosť hlavných častí auta, ako je podvozok.Nová technológia znižuje celkovú hmotnosť auta o 10 % a zlepšuje spotrebu paliva o 4 % až 5 %.Odolnosť proti nárazu je navyše 1,5-krát väčšia ako u konvenčného.Výrobcovia plánujú priniesť novú technológiu do úžitkových vozidiel v horizonte troch rokov.Nová technológia sľubuje urýchlenie prechodu automobilových surovín zameraných na oceľ na pozadí prísnejších predpisov týkajúcich sa účtov za palivo na zníženie emisií skleníkových plynov na celom svete.

2.Aplikácia uhlíkových vlákien

  Uhlíkové vlákno je všeobecný pojem pre vlákna s obsahom uhlíka viac ako 90 % a je pomenované pre svoj vysoký obsah uhlíka.Uhlíkové vlákno má rôzne vynikajúce vlastnosti elementárneho uhlíka, ako je malá merná hmotnosť, tepelná odolnosť, odolnosť proti tepelným šokom, chemická odolnosť a vodivosť atď. Má zapletenie vlákien a vynikajúce mechanické vlastnosti.Najmä jeho špecifická pevnosť a špecifický modul pružnosti sú vysoké a môže odolať vysokej teplote 2000 °C za podmienok izolácie kyslíka.Je to dôležitá priemyselná surovina zo sklenených vlákiena je vhodný na spevnenie kompozitných materiálov, ablačných materiálov a tepelne izolačných materiálov.Ide o nový materiál vyvinutý na začiatku 60. rokov 20. storočia a teraz sa stal nepostrádateľným novým materiálom v modernej spoločnosti.

Medzi produktmi pre voľný čas je prvou aplikáciou uhlíkových vlákien PAN rybársky prút.V súčasnosti je svetová ročná produkcia rybárskych prútov z uhlíkových vlákien asi 12 miliónov a množstvo použitých uhlíkových vlákien je asi 1200 ton.Aplikácia uhlíkových vlákien v golfových paliciach sa začala v roku 1972. V súčasnosti je ročná produkcia uhlíkových vlákien fibra de carbongolfových palíc na svete je asi 40 miliónov fliaš a množstvo uhlíkových vlákien sa rovná 2 000 tonám.Aplikácia tenisových rakiet sa začala v roku 1974. V minulom roku sa na svete vyrobilo asi 4,5 milióna rakiet z uhlíkových vlákien a použitie uhlíkových vlákien si vyžaduje asi 500 ton.Okrem iného sa uhlíkové vlákna široko používajú v lyžiach, snežných člnoch, lyžiarskych paličkách, bejzbalových pálkách, cestných hrách a námorných športoch.

Uznávajúc ľahkosť, odolnosť proti únave, korózii a ďalšie vlastnosti uhlíkových vlákien, je široko používaný v leteckom priemysle.V oblasti kozmických letov sa v umelých družiciach uplatnili vysokomodulové uhlíkové vlákna pre ich nízku hmotnosť (tuhosť) a tepelnú vodivosť rozmerovej stability.V posledných rokoch sa používajú v komunikačných satelitoch, ako je irídium.

Formovacia hmota sa do termoplastickej živice primiešava hlavne vo formesekané vlákna zo sklenených vlákien, ktorý má účinok zosilnenia, antistatického a elektromagnetického tienenia vĺn a je široko používaný v domácich spotrebičoch, kancelárskych zariadeniach, polovodičoch a príbuzných oblastiach.

3. Stav výroby produktov z uhlíkových vlákien v mojej krajine

  Výroba a používanie uhlíkových vlákien v mojej krajine je stále v počiatočnom štádiu.Výrobná kapacita domácich uhlíkových vlákien predstavuje len asi 0,4 % z celkovej produkcievysoko výkonná tkanina z uhlíkových vlákienvo svete a viac ako 90 % domácej spotreby závisí od dovozu.Kvalita prekurzora PAN bola vždy prekážkou obmedzujúcou rozsiahlu výrobu priemyslu uhlíkových vlákien v mojej krajine.Navyše, keďže uhlíkové vlákna boli dlho považované za strategický materiál, rozvinuté krajiny boli uzavreté pred vonkajším svetom.Odborníci z priemyslu sa preto domnievajú, že posilnenie základného výskumu je základom inovácií a základným spôsobom rozvoja domáceho priemyslu uhlíkových vlákien.

Moja krajina začala študovať uhlíkové vlákna od 60. do 70. rokov 20. storočia, čím takmer držala krok so svetom.Po viac ako 30 rokoch tvrdej práce japonská spoločnosť Toray vyvinula produkty z uhlíkových vlákien, ktoré sa blížia úrovni T300, ale výstup a kvalita nedokážu uspokojiť domáci dopyt, ktorý je ďaleko od zahraničia.V porovnaní s medzinárodnou pokročilou úrovňou sú vynikajúcimi problémami domácich uhlíkových vlákien nízka pevnosť uhlíkových vlákien, zlá uniformita a stabilita a úroveň vývoja je takmer 20 až 30 rokov za úrovňou vyspelých krajín a rozsah výroby je malý, technické vybavenie. je zaostalý a efektívnosť výroby je nízka.

V súčasnosti je svetová výrobná kapacita fibra de carbon pret asi 35 000 ton a ročný dopyt na čínskom trhu je asi 6 500 ton.Je to veľký spotrebiteľ uhlíkových vlákien.Avšak produkcia uhlíkových vlákien v Číne v roku 2007 bola len asi 200 ton, a to najmä produktov s nízkym výkonom.Väčšina priemyslu sa spolieha na dovoz a cena je veľmi drahá.Napríklad na štandardnom trhu T300 chýba technická podpora s nezávislými právami duševného vlastníctva a domáce podniky ešte nezvládli kompletnú technológiu jadra uhlíkových vlákien.Kvalita, technológia a rozsah výroby uhlíkových vlákien v mojej krajine sú veľmi odlišné od tých v zahraničí.Medzi nimi je vysokovýkonná technológia uhlíkových vlákien monopolizovaná a blokovaná Japonskom a západnými krajinami.Realizácia lokalizácie uhlíkových vlákien preto trvá dlhý proces.Kvôli nedostatku trhu sa v Číne v posledných rokoch objavila „horúčka z uhlíkových vlákien“ a mnohé vedecké výskumné ústavy a podniky začali výskum uhlíkových vlákien a tisíctonové industrializačné projekty.

#Materiály z uhlíkových vlákien#Polymérny kompozitný materiál zo sklenených vlákien#Dodávateľ uhlíkových vlákien#sekané vlákna zo sklenených vlákien#vysoko výkonná tkanina z uhlíkových vlákien