Karakteristike, 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 sa odličnim 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 veća od čelika.Vlačni modul elastičnosti je između 230000MPa i 430000MPa.Stoga je specifična čvrstoća CFRP-a, odnosno odnos čvrstoće materijala i njegove gustine, iznad 20000MPa/(g/cm3), ali je specifična čvrstoća čelika A3 590MPa/(g/cm3). modul elastičnosti je također veći nego kod čelika.Što je veća specifična čvrstoća materijala, to je manja vlastita težina dijela, veći je specifični modul elastičnosti, veća je krutost dijela.U tom smislu je ilustrovana široka perspektiva primjene karbonskih vlakana u inženjerstvu.Gledajući izvrsna svojstva mnogih kompozitnih materijala u nastajanju, kao npr Polimer 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 karbonska vlakna i kompozitni materijali od stakloplastike:
(1) Mehanička svojstva, manja gustina od metala, mala težina;visok modul, visoka krutost, visoka čvrstoća, visoka čvrstoća na zamor, odlična otpornost na habanje i podmazivanje;odlično prigušivanje vibracija;
(2) Mala otpornost na toplotu, stabilnost, koeficijent termičke ekspanzije, dobra stabilnost dimenzija, toplotna provodljivost;odlična otpornost na toplinu u inertnom plinu;
(3) Pripada različitim provodljivim materijalima koji imaju električnu provodljivost i svojstva zaštite od elektromagnetnih valova, te električnu provodljivost i svojstva zaštite od elektromagnetnih valova.(4) Odličan je u propusnosti rendgenskih zraka, a odgovarajuća struktura može biti dizajnirana prema namjeni.
U 2007, Japan je glavniDobavljač karbonskih vlakanaToray Co., Ltd. je sarađivao sa Nissan Motor i drugim kompanijama na razvoju najsavremenijih materijala koji koriste karbonska vlakna, koja mogu uveliko smanjiti težinu glavnih delova 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 udar je 1,5 puta veća od konvencionalne.Proizvođači planiraju uvesti novu tehnologiju u komercijalna vozila za tri godine.Nova tehnologija obećava da će ubrzati prelazak na automobilske sirovine usmjerene na čelik u pozadini strožih propisa o računima za gorivo za smanjenje stakleničkih plinova širom svijeta
2.Primjena karbonskih vlakana
Ugljična vlakna su opći naziv za vlakna sa sadržajem ugljika većim od 90%, a ime su dobili po visokom sadržaju ugljika.Ugljična vlakna imaju različita odlična svojstva elementarnog ugljika, kao što su mala specifična težina, otpornost na toplotu, otpornost na termički udar, hemijska otpornost i provodljivost, itd. Ima zaplitanje vlakana i odlična mehanička svojstva.Konkretno, njegova specifična čvrstoća i specifični modul elastičnosti su visoki, i može izdržati visoku temperaturu od 2000 pod uvjetom izolacije kisika.Važna je industrijska sirovina od stakloplastikei pogodan je za ojačavanje kompozitnih materijala, materijala za ablaciju i materijala za toplotnu izolaciju.Ovo je novi materijal razvijen početkom 1960-ih i sada je postao nezamjenjiv novi materijal u modernom društvu.
Među proizvodima za slobodno vrijeme, prva primjena PAN karbonskih vlakana je štap za pecanje.Trenutačno, svjetska godišnja proizvodnja štapova za pecanje od karbonskih vlakana iznosi oko 12 miliona, a količina upotrijebljenih karbonskih vlakana je oko 1.200 tona.Primjena karbonskih vlakana u golf palicama počela je 1972. godine. Trenutno, godišnja proizvodnja fibra de carbongolf palica u svijetu iznosi oko 40 miliona boca, a količina karbonskih vlakana je ekvivalentna 2.000 tona.Primjena teniskih reketa počela je 1974. godine. Sada je u svijetu prošle godine proizvedeno oko 4,5 miliona reketa od karbonskih vlakana, a za korištenje karbonskih vlakana potrebno je oko 500 tona.Između ostalog, karbonska vlakna se također široko koriste u skijama, čamcima za snijeg, skijaškim štapovima, bejzbol palicama, drumskim igrama i morskim sportovima.
Prepoznajući laganu težinu, otpornost na zamor, otpornost na koroziju i druga svojstva karbonskih vlakana, široko se koristi u zrakoplovnoj industriji.U oblasti svemirskih letova, karbonska vlakna visokog modula su korišćena u veštačkim satelitima zbog njihove male težine (krutosti) i toplotne provodljivosti dimenzionalne stabilnosti.Poslednjih godina koriste se u komunikacijskim satelitima kao što je iridijum.
Masa za oblikovanje se uglavnom miješa u termoplastičnu smolu u oblikuisjeckane niti od staklenih vlakana, koji ima učinak jačanja, antistatičke i elektromagnetne zaštite, te se široko koristi u kućanskim aparatima, kancelarijskoj opremi, poluprovodnicima i srodnim poljima.
3. Status proizvodnje proizvoda od karbonskih vlakana u mojoj zemlji
Proizvodnja i upotreba karbonskih vlakana u mojoj zemlji je još uvijek u ranoj fazi.Proizvodni kapacitet domaćih karbonskih vlakana čini samo oko 0,4% ukupne proizvodnjetkanina od karbonskih vlakana visokih performansiu svijetu, a više od 90% domaće potrošnje zavisi od uvoza.Kvalitet prekursora PAN-a oduvijek je bio usko grlo koje je ograničavalo veliku proizvodnju industrije karbonskih vlakana u mojoj zemlji.Osim toga, budući da su karbonska vlakna dugo smatrana strateškim materijalom, razvijene zemlje su zatvorene za vanjski svijet.Stoga stručnjaci iz industrije smatraju da je jačanje osnovnih istraživanja temelj inovacija i temeljni način razvoja domaće industrije karbonskih vlakana.
Moja zemlja je počela proučavati karbonska vlakna od 1960-ih do 1970-ih, gotovo u korak sa svijetom.Nakon više od 30 godina napornog rada, japanska kompanija Toray razvila je proizvode od karbonskih vlakana blizu nivoa T300, ali proizvodnja i kvalitet ne mogu zadovoljiti domaću potražnju, koja je daleko od stranih zemalja.U poređenju sa međunarodnim naprednim nivoom, izvanredni problemi domaćih karbonskih vlakana su niska čvrstoća karbonskih vlakana, loša uniformnost i stabilnost, a nivo razvoja je skoro 20 do 30 godina iza onog u naprednim zemljama, a obim proizvodnje je mali, tehnička opremljenost je zaostao, a efikasnost proizvodnje je loša.
Trenutno, kapacitet proizvodnje fibra de carbon pret u svijetu je oko 35.000 tona, a godišnja potražnja na kineskom tržištu je oko 6.500 tona.To je veliki potrošač karbonskih vlakana.Međutim, kineska proizvodnja karbonskih vlakana u 2007. iznosila je samo oko 200 tona, i to uglavnom proizvoda niskih performansi.Većina industrije se oslanja na uvoz, a cijena je vrlo skupa.Na primjer, standardnom tržištu T300 nedostaje tehnička podrška sa nezavisnim pravima intelektualne svojine, a domaća preduzeća još nisu savladala kompletnu tehnologiju jezgra od karbonskih vlakana.Kvalitet, tehnologija i obim proizvodnje karbonskih vlakana u mojoj zemlji se veoma razlikuju od onih u stranim zemljama.Među njima, tehnologija karbonskih vlakana visokih performansi je monopolizirana i blokirana od strane Japana i zapadnih zemalja.Stoga je potreban dug proces da bi se realizirala lokalizacija karbonskih vlakana.Zbog nedostatka tržišta, posljednjih godina u Kini je zavladala „groznica od karbonskih vlakana“, a mnogi naučno-istraživački instituti i preduzeća započeli su istraživanje karbonskih vlakana i projekte industrijalizacije od hiljadu tona.
#Materijali od karbonskih vlakana#Polimer kompozitni materijal od staklenih vlakana#Dobavljač karbonskih vlakana#isjeckane niti od staklenih vlakana#tkanina od karbonskih vlakana visokih performansi
Vrijeme objave: 27.10.2022