Характеристики, застосування та розвиток вуглецевого волокна
1.Характеристики та властивості вуглецевого волокна
Матеріали з вуглецевого волокна це чорні, тверді, високоміцні, легкі та інші нові матеріали з чудовими механічними властивостями.Його питома вага становить менше 1/4 сталі.Міцність на розрив композиційних матеріалів із вуглецевого волокна зазвичай перевищує 35000 МПа, що в 7,9 разів більше, ніж у сталі.Модуль пружності при розтягуванні становить від 230000 МПа до 430000 МПа.Таким чином, питома міцність CFRP, тобто відношення міцності матеріалу до його щільності, перевищує 20000 МПа/(г/см3), але питома міцність сталі А3 становить 590 МПа/(г/см3). модуль пружності також вище, ніж у сталі.Чим вища питома міцність матеріалу, тим менша власна вага деталі, тим вищий питомий модуль пружності, тим більша жорсткість деталі.У цьому сенсі показана широка перспектива застосування вуглецевого волокна в техніці.Дивлячись на чудові властивості багатьох нових композитних матеріалів, таких як Полімерний композитний скловолокнистий матеріал, композитних матеріалів на основі металу та композитних матеріалів на основі кераміки, багато експертів прогнозують, що композитні матеріали увійдуть в еру широкого застосування матеріалів з епохи сталі.
Композитні матеріали з вуглецевого волокна та скловолокна PAN:
(1) Механічні властивості, менша щільність, ніж метал, легка вага;високий модуль, висока жорсткість, висока міцність, висока втомна міцність, відмінна зносостійкість і змащувальна здатність;відмінне поглинання вібрації;
(2) Мала теплостійкість, стабільність, коефіцієнт теплового розширення, хороша стабільність розмірів, теплопровідність;відмінна термостійкість в інертному газі;
(3) Він належить до різноманітних провідних матеріалів, що мають властивості електропровідності та екранування електромагнітних хвиль, а також властивості екранування електропровідності та електромагнітних хвиль.(4) Він чудово пропускає рентгенівське випромінювання, і відповідну структуру можна спроектувати відповідно до мети.
У 2007 р. головний ЯпоніїПостачальник вуглецевого волокнаToray Co., Ltd. співпрацювала з Nissan Motor та іншими компаніями для розробки передових матеріалів із використанням вуглецевого волокна, що може значно зменшити вагу основних частин автомобіля, таких як шасі.Нова технологія зменшує загальну вагу автомобіля на 10% і покращує споживання палива на 4-5%.Крім того, ударостійкість в 1,5 рази перевищує звичайну.Виробники планують запровадити нову технологію в комерційних автомобілях через три роки.Нова технологія обіцяє прискорити перехід на автомобільну сировину, орієнтовану на виробництво сталі, на тлі жорсткіших положень щодо рахунків за паливо для зменшення викидів парникових газів у всьому світі.
2.Застосування вуглецевого волокна
Вуглецеве волокно — це загальний термін для волокон із вмістом вуглецю понад 90 %, яке отримало назву через високий вміст вуглецю.Вуглецеве волокно має різні відмінні властивості елементарного вуглецю, такі як мала питома вага, термостійкість, стійкість до термічного удару, хімічна стійкість і провідність тощо. Воно має сплутаність волокон і чудові механічні властивості.Зокрема, його питома міцність і питомий модуль пружності високі, і він може витримувати високу температуру 2000 за умови ізоляції кисню.Це важлива промислова сировина для скловолокнаі підходить для зміцнення композитних матеріалів, матеріалів для абляції та теплоізоляційних матеріалів.Це новий матеріал, розроблений на початку 1960-х років, і тепер він став незамінним новим матеріалом у сучасному суспільстві.
Серед товарів для відпочинку першим застосуванням вуглецевого волокна PAN є вудка.В даний час у світі щорічно випускається близько 12 мільйонів вудок з вуглецевого волокна, а кількість використовуваного вуглецевого волокна становить близько 1200 тонн.Застосування вуглецевого волокна в гольф-клубах почалося в 1972 році. В даний час річний обсяг виробництва fibra de carbonгольф-клубів у світі становить близько 40 мільйонів пляшок, а кількість вуглецевого волокна еквівалентна 2000 тоннам.Застосування тенісних ракеток почалося в 1974 році. Зараз у світі минулого року вироблено близько 4,5 мільйонів ракеток з вуглецевого волокна, а для використання вуглецевого волокна потрібно близько 500 тонн.Крім усього іншого, вуглецеве волокно також широко використовується в лижах, снігових човнах, лижних палицях, бейсбольних битах, дорожніх іграх і морських видах спорту.
Визнаючи легкість, стійкість до втоми, стійкість до корозії та інші властивості вуглецевого волокна, воно широко використовується в аерокосмічній промисловості.У сфері космічних польотів високомодульні вуглецеві волокна використовувалися в штучних супутниках через їх малу вагу (жорсткість) і теплопровідність стабільності розмірів.В останні роки вони використовуються в супутниках зв'язку, таких як іридієві.
Формувальна маса в основному змішується з термопластичною смолою у форміскловолокно нарізані пасма, який має ефект зміцнення, антистатичного та електромагнітного екранування, і широко використовується в побутовій техніці, офісному обладнанні, напівпровідниках і суміжних областях.
3. Статус виробництва виробів з вуглецевого волокна в моїй країні
Виробництво та використання вуглецевого волокна в моїй країні все ще перебувають на ранній стадії.Виробничі потужності вітчизняного вуглецевого волокна становлять лише близько 0,4% від загального обсягу виробництвависокоефективна тканина з вуглецевого волокнау світі, а понад 90% внутрішнього споживання залежить від імпорту.Якість прекурсора PAN завжди була вузьким місцем, яке обмежувало масштабне виробництво промисловості вуглецевого волокна в моїй країні.Крім того, оскільки вуглецеве волокно довгий час вважалося стратегічним матеріалом, розвинені країни були закриті для зовнішнього світу.Тому експерти галузі вважають, що посилення фундаментальних досліджень є основою інновацій і основним шляхом розвитку вітчизняної промисловості вуглецевого волокна.
Моя країна почала вивчати вуглецеве волокно з 1960-х до 1970-х років, майже йдучи в ногу зі світом.Після більш ніж 30 років наполегливої роботи японська компанія Toray розробила продукти з вуглецевого волокна, близькі до рівня T300, але продуктивність і якість не можуть задовольнити внутрішній попит, який далекий від іноземних країн.У порівнянні з міжнародним передовим рівнем, видатними проблемами внутрішнього вуглецевого волокна є низька міцність вуглецевого волокна, погана однорідність і стабільність, а рівень розвитку майже на 20-30 років відстає від рівня передових країн, а масштаб виробництва невеликий, технічне обладнання є відсталим, а ефективність виробництва низька.
В даний час потужність світового виробництва fibra de carbon pre становить близько 35 000 тонн, а річний попит на китайському ринку становить близько 6500 тонн.Це великий споживач вуглецевого волокна.Однак виробництво вуглецевого волокна в Китаї в 2007 році становило лише близько 200 тонн, і в основному продукція з низькою продуктивністю.Більшість промисловості залежить від імпорту, і ціна дуже висока.Наприклад, стандартний ринок T300 не має технічної підтримки з незалежними правами інтелектуальної власності, а вітчизняні підприємства ще не освоїли повну технологію сердечника з вуглецевого волокна.Якість, технологія та масштаби виробництва вуглецевого волокна в моїй країні дуже відрізняються від тих, що є в інших країнах.Серед них високоефективна технологія вуглецевого волокна монополізована та заблокована Японією та західними країнами.Тому потрібен тривалий процес, щоб реалізувати локалізацію вуглецевого волокна.Через відсутність ринку останніми роками в Китаї спостерігається «лихоманка вуглецевого волокна», і багато науково-дослідних інститутів і підприємств розпочали дослідження вуглецевого волокна та проекти індустріалізації на тисячу тонн.
#Матеріали з вуглецевого волокна#Полімерний композитний скловолокнистий матеріал#Постачальник вуглецевого волокна#скловолокно нарізані пасма#високоефективна тканина з вуглецевого волокна
Час публікації: 27 жовтня 2022 р