Značilnosti, uporaba in razvoj ogljikovih vlaken
1.Značilnosti in lastnosti ogljikovih vlaken
Materiali iz ogljikovih vlaken so črni, trdi, visoko trdni, lahki in drugi novi materiali z odličnimi mehanskimi lastnostmi.Njegova specifična teža je manjša od 1/4 jekla.Natezna trdnost kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken je običajno nad 35000 MPa, kar je 7,9-krat več kot pri jeklu.Natezni modul elastičnosti je med 230000MPa in 430000MPa.Zato je specifična trdnost CFRP, to je razmerje med trdnostjo materiala in njegovo gostoto, nad 20000MPa/(g/cm3), vendar je specifična trdnost jekla A3 590MPa/(g/cm3). tudi elastični modul je višji kot pri jeklu.Večja kot je specifična trdnost materiala, manjša je lastna teža dela, večji je specifični modul elastičnosti, večja je togost dela.V tem smislu je ponazorjena široka možnost uporabe ogljikovih vlaken v inženirstvu.Če pogledamo odlične lastnosti številnih nastajajočih kompozitnih materialov, kot je npr Polimerni kompozitni material iz steklenih vlaken, kompozitnih materialov na osnovi kovine in kompozitnih materialov na osnovi keramike, mnogi strokovnjaki napovedujejo, da bodo kompozitni materiali vstopili v dobo razširjene uporabe materialov iz dobe jekla.
PAN ogljikova vlakna in kompozitni materiali iz steklenih vlaken:
(1) Mehanske lastnosti, manjša gostota kot kovina, majhna teža;visok modul, visoka togost, visoka trdnost, visoka utrujenostna trdnost, odlična odpornost proti obrabi in mazljivost;odlično dušenje vibracij;
(2) majhna toplotna odpornost, stabilnost, koeficient toplotnega raztezanja, dobra dimenzijska stabilnost, toplotna prevodnost;odlična toplotna odpornost v inertnem plinu;
(3) Spada med različne prevodne materiale z električno prevodnostjo in lastnostmi zaščite pred elektromagnetnimi valovi ter lastnostmi zaščite pred električno prevodnostjo in elektromagnetnimi valovi.(4) Odličen je pri prepustnosti rentgenskih žarkov in ustrezno strukturo je mogoče oblikovati glede na namen.
Leta 2007 je glavni japonskiDobavitelj ogljikovih vlakenToray Co., Ltd. je sodeloval z Nissan Motor in drugimi podjetji pri razvoju najsodobnejših materialov z uporabo ogljikovih vlaken, ki lahko močno zmanjšajo težo glavnih delov avtomobila, kot je šasija.Nova tehnologija zmanjša celotno težo avtomobila za 10 % in izboljša porabo goriva za 4 % do 5 %.Poleg tega je odpornost na udarce 1,5-krat večja od običajne.Proizvajalci načrtujejo, da bodo novo tehnologijo v gospodarskih vozilih uvedli čez tri leta.Nova tehnologija obljublja, da bo pospešila prehod na avtomobilske surovine, osredotočene na jeklo, glede na strožje predpise o računih za gorivo za zmanjšanje toplogrednih plinov po vsem svetu
2.Uporaba ogljikovih vlaken
Ogljikova vlakna so splošen izraz za vlakna z vsebnostjo ogljika nad 90 % in so poimenovana po visoki vsebnosti ogljika.Ogljikova vlakna imajo različne odlične lastnosti elementarnega ogljika, kot so majhna specifična teža, toplotna odpornost, odpornost na toplotne udarce, kemična odpornost in prevodnost itd. Ima prepletenost vlaken in odlične mehanske lastnosti.Zlasti njegova specifična trdnost in specifični modul elastičnosti sta visoka in lahko prenese visoko temperaturo 2000 pod pogojem izolacije kisika.Je pomembna industrijska surovina iz steklenih vlakenin je primeren za utrjevanje kompozitnih materialov, ablacijskih materialov in toplotnoizolacijskih materialov.To je nov material, razvit v zgodnjih šestdesetih letih prejšnjega stoletja in je zdaj postal nepogrešljiv nov material v sodobni družbi.
Med izdelki za prosti čas je prva uporaba ogljikovih vlaken PAN ribiška palica.Trenutno je svetovna letna proizvodnja ribiških palic iz ogljikovih vlaken približno 12 milijonov, količina uporabljenih ogljikovih vlaken pa je približno 1200 ton.Uporaba ogljikovih vlaken v palicah za golf se je začela leta 1972. Trenutno je letna proizvodnja fibra de carbonpalic za golf na svetu je približno 40 milijonov steklenic, količina ogljikovih vlaken pa je enaka 2000 tonam.Uporaba teniških loparjev se je začela leta 1974. Zdaj je svet lani proizvedel približno 4,5 milijona loparjev iz ogljikovih vlaken, uporaba ogljikovih vlaken pa zahteva približno 500 ton.Med drugim se ogljikova vlakna pogosto uporabljajo tudi pri smučeh, snežnih čolnih, smučarskih palicah, bejzbolskih kijih, cestnih igrah in pomorskih športih.
Zaradi lahke teže, odpornosti proti utrujenosti, odpornosti proti koroziji in drugih lastnosti ogljikovih vlaken se pogosto uporabljajo v vesoljski industriji.Na področju vesoljskih letov so bila visokomodulna ogljikova vlakna uporabljena v umetnih satelitih zaradi majhne teže (togosti) in toplotne prevodnosti dimenzijske stabilnosti.V zadnjih letih so jih uporabljali v komunikacijskih satelitih, kot je iridij.
Masa za vlivanje je v glavnem vmešana v termoplastično smolo v oblikinarezane niti iz steklenih vlaken, ki ima učinek krepitve, antistatične zaščite in zaščite pred elektromagnetnimi valovi in se pogosto uporablja v gospodinjskih aparatih, pisarniški opremi, polprevodnikih in sorodnih področjih.
3. Stanje proizvodnje izdelkov iz ogljikovih vlaken v moji državi
Proizvodnja in uporaba ogljikovih vlaken v moji državi sta še vedno v zgodnji fazi.Proizvodna zmogljivost domačih ogljikovih vlaken predstavlja le približno 0,4 % celotne proizvodnjevisokozmogljiva tkanina iz ogljikovih vlakenv svetu, več kot 90 % domače potrošnje pa je odvisno od uvoza.Kakovost predhodnika PAN je bila vedno ozko grlo, ki je omejevalo obsežno proizvodnjo industrije ogljikovih vlaken v moji državi.Poleg tega, ker so ogljikova vlakna dolgo veljala za strateški material, so bile razvite države zaprte za zunanji svet.Zato strokovnjaki iz industrije verjamejo, da je krepitev temeljnih raziskav temelj inovacij in temeljni način za razvoj domače industrije ogljikovih vlaken.
Moja država je začela preučevati ogljikova vlakna od 60. do 70. let 20. stoletja in skoraj v koraku s svetom.Po več kot 30 letih trdega dela je japonsko podjetje Toray razvilo izdelke iz ogljikovih vlaken blizu ravni T300, vendar proizvodnja in kakovost ne moreta zadovoljiti domačega povpraševanja, ki je daleč od tujih držav.V primerjavi z mednarodno napredno ravnjo so izjemne težave domačih ogljikovih vlaken nizka trdnost ogljikovih vlaken, slaba enotnost in stabilnost, stopnja razvoja pa zaostaja skoraj 20 do 30 let za naprednimi državami, obseg proizvodnje pa je majhen, tehnična oprema je zaostal in proizvodna učinkovitost je slaba.
Trenutno je svetovna proizvodna zmogljivost fibra de carbon pret približno 35.000 ton, letno povpraševanje na kitajskem trgu pa je približno 6.500 ton.Je velik porabnik ogljikovih vlaken.Vendar pa je proizvodnja ogljikovih vlaken na Kitajskem leta 2007 znašala le približno 200 ton in v glavnem nizko zmogljive izdelke.Večina industrije je odvisna od uvoza, cena pa je zelo visoka.Na primer, standardni trg T300 nima tehnične podpore z neodvisnimi pravicami intelektualne lastnine, domača podjetja pa še niso obvladala celotne tehnologije jedra iz ogljikovih vlaken.Kakovost, tehnologija in obseg proizvodnje ogljikovih vlaken v moji državi se zelo razlikujejo od tistih v tujini.Med njimi je visoko zmogljiva tehnologija ogljikovih vlaken monopolizirana in blokirana s strani Japonske in zahodnih držav.Zato je potreben dolg proces za realizacijo lokalizacije ogljikovih vlaken.Zaradi pomanjkanja trga je v zadnjih letih na Kitajskem vladala "mrzlica ogljikovih vlaken" in številni znanstvenoraziskovalni inštituti in podjetja so začeli z raziskavami ogljikovih vlaken in tisočtonskimi projekti industrializacije.
#Materiali iz ogljikovih vlaken#Polimerni kompozitni material iz steklenih vlaken#Dobavitelj ogljikovih vlaken#narezane niti iz steklenih vlaken#visokozmogljiva tkanina iz ogljikovih vlaken
Čas objave: 27. oktober 2022