Charakteristika, aplikace a vývoj uhlíkových vláken
1.Charakteristika a vlastnosti uhlíkových vláken
Materiály z uhlíkových vláken jsou černé, tvrdé, vysoce pevné, lehké a další nové materiály s vynikajícími mechanickými vlastnostmi.Jeho měrná hmotnost je menší než 1/4 oceli.Pevnost v tahu kompozitních materiálů z pryskyřice z uhlíkových vláken je obvykle vyšší než 35 000 MPa, což je 7,9krát více než u oceli.Modul pružnosti v tahu je mezi 230 000 MPa a 430 000 MPa.Proto je měrná pevnost CFRP, tedy poměr pevnosti materiálu k jeho hustotě, nad 20000MPa/(g/cm3), ale měrná pevnost oceli A3 je 590MPa/(g/cm3). modul pružnosti je také vyšší než u oceli.Čím vyšší je měrná pevnost materiálu, tím menší je vlastní tíha součásti, čím vyšší je měrný modul pružnosti, tím větší je tuhost součásti.V tomto smyslu je ilustrována široká perspektiva použití uhlíkových vláken ve strojírenství.Při pohledu na vynikající vlastnosti mnoha nově vznikajících kompozitních materiálů, jako např Polymerní kompozitní materiál ze skelných vláken, kompozitní materiály na bázi kovu a kompozitní materiály na bázi keramiky, mnoho odborníků předpovídá, že kompozitní materiály vstoupí do éry rozšířeného používání materiálů od věku oceli.
PAN kompozitní materiály z uhlíkových a skleněných vláken:
(1) Mechanické vlastnosti, nižší hustota než kov, nízká hmotnost;vysoký modul, vysoká tuhost, vysoká pevnost, vysoká únavová pevnost, vynikající odolnost proti opotřebení a kluznost;vynikající útlum vibrací;
(2) malá tepelná odolnost, stabilita, koeficient tepelné roztažnosti, dobrá rozměrová stabilita, tepelná vodivost;vynikající tepelná odolnost v inertním plynu;
(3) Patří k řadě vodivých materiálů, které mají elektrickou vodivost a vlastnosti stínění elektromagnetických vln a vlastnosti elektrické vodivosti a stínění elektromagnetických vln.(4) Má vynikající propustnost rentgenového záření a podle účelu lze navrhnout vhodnou strukturu.
V roce 2007 Japonsko hlavníDodavatel uhlíkových vlákenSpolečnost Toray Co., Ltd. spolupracovala s Nissan Motor a dalšími společnostmi na vývoji špičkových materiálů využívajících uhlíková vlákna, která mohou výrazně snížit hmotnost hlavních částí vozu, jako je podvozek.Nová technologie snižuje celkovou hmotnost vozu o 10 % a zlepšuje spotřebu paliva o 4 až 5 %.Odolnost proti nárazu je navíc 1,5krát větší než u konvenčního.Výrobci plánují přinést novou technologii do užitkových vozů do tří let.Nová technologie slibuje urychlení přechodu na automobilové suroviny zaměřené na ocel na pozadí přísnějších předpisů pro účty za palivo, aby se snížily skleníkové plyny po celém světě.
2.Aplikace uhlíkových vláken
Uhlíkové vlákno je obecný termín pro vlákna s obsahem uhlíku vyšším než 90 % a je pojmenováno pro svůj vysoký obsah uhlíku.Uhlíkové vlákno má různé vynikající vlastnosti elementárního uhlíku, jako je malá specifická hmotnost, tepelná odolnost, odolnost proti tepelným šokům, chemická odolnost a vodivost atd. Má zapletení vláken a vynikající mechanické vlastnosti.Zejména jeho specifická pevnost a specifický modul pružnosti jsou vysoké a může odolat vysoké teplotě 2000 °C za podmínek izolace kyslíku.Je to důležitá průmyslová surovina ze skelných vlákena je vhodný pro zpevnění kompozitních materiálů, ablačních materiálů a tepelně izolačních materiálů.Jedná se o nový materiál vyvinutý na počátku 60. let 20. století a nyní se stal nepostradatelným novým materiálem v moderní společnosti.
Mezi produkty pro volný čas je první aplikací uhlíkových vláken PAN rybářský prut.V současnosti je světová roční produkce rybářských prutů z uhlíkových vláken asi 12 milionů a množství použitých uhlíkových vláken je asi 1200 tun.Aplikace uhlíkových vláken v golfových holích začala v roce 1972. V současné době je roční produkce fibra de carbongolfových holí na světě je asi 40 milionů lahví a množství uhlíkových vláken odpovídá 2 000 tunám.Aplikace tenisových raket začala v roce 1974. Nyní se na světě loni vyrobilo asi 4,5 milionu raket z uhlíkových vláken a použití uhlíkových vláken vyžaduje asi 500 tun.Karbonové vlákno se mimo jiné široce používá v lyžích, sněžných člunech, lyžařských hůlkách, baseballových pálkách, silničních hrách a námořních sportech.
Vzhledem k nízké hmotnosti, odolnosti proti únavě, odolnosti proti korozi a dalším vlastnostem uhlíkových vláken je široce používán v leteckém průmyslu.V oblasti kosmických letů byla v umělých družicích použita vysokomodulová uhlíková vlákna pro jejich nízkou hmotnost (tuhost) a tepelnou vodivost rozměrové stability.V posledních letech se používají v komunikačních satelitech, jako je iridium.
Formovací hmota se do termoplastické pryskyřice přimíchává převážně ve forměsekané prameny ze skleněných vláken, který má účinek zesílení, antistatické a elektromagnetické stínění a je široce používán v domácích spotřebičích, kancelářském vybavení, polovodičích a příbuzných oborech.
3. Stav výroby produktů z uhlíkových vláken v mé zemi
Výroba a používání uhlíkových vláken v mé zemi je stále v rané fázi.Výrobní kapacita domácích uhlíkových vláken tvoří pouze asi 0,4 % z celkové produkcevysoce výkonná tkanina z uhlíkových vlákenve světě a více než 90 % domácí spotřeby závisí na dovozu.Kvalita prekurzoru PAN byla vždy překážkou omezující velkovýrobu průmyslu uhlíkových vláken v mé zemi.Navíc, protože uhlíková vlákna byla dlouho považována za strategický materiál, vyspělé země se uzavřely vnějšímu světu.Odborníci z oboru se proto domnívají, že posílení základního výzkumu je základem inovací a základním způsobem rozvoje domácího průmyslu uhlíkových vláken.
Moje země začala studovat uhlíková vlákna od 60. do 70. let a téměř držela krok se světem.Po více než 30 letech tvrdé práce vyvinula japonská společnost Toray produkty z uhlíkových vláken, které se blíží úrovni T300, ale výstup a kvalita nemohou uspokojit domácí poptávku, která je vzdálená zahraničním zemím.Ve srovnání s mezinárodní pokročilou úrovní jsou vynikající problémy domácích uhlíkových vláken nízká pevnost uhlíkových vláken, špatná uniformita a stabilita a úroveň vývoje je téměř 20 až 30 let pozadu za vyspělými zeměmi a rozsah výroby je malý, technické vybavení je zaostalý a efektivita výroby je nízká.
V současné době je světová kapacita výroby fibra de carbon pret asi 35 000 tun a roční poptávka na čínském trhu je asi 6 500 tun.Je velkým spotřebitelem uhlíkových vláken.Čínská produkce uhlíkových vláken však v roce 2007 činila jen asi 200 tun a šlo především o produkty s nízkým výkonem.Většina průmyslu se spoléhá na dovoz a cena je velmi drahá.Například standardní trh T300 postrádá technickou podporu s nezávislými právy duševního vlastnictví a domácí podniky dosud nezvládly kompletní technologii jádra z uhlíkových vláken.Kvalita, technologie a rozsah výroby uhlíkových vláken v mé zemi jsou velmi odlišné od těch v zahraničí.Mezi nimi je vysoce výkonná technologie uhlíkových vláken monopolizována a blokována Japonskem a západními zeměmi.Proto trvá dlouhý proces realizace lokalizace uhlíkových vláken.Kvůli nedostatku trhu došlo v Číně v posledních letech k „horečce z uhlíkových vláken“ a mnoho vědeckých výzkumných ústavů a podniků zahájilo výzkum uhlíkových vláken a tisíce tun industrializační projekty.
#Materiály z uhlíkových vláken#Polymerní kompozitní materiál ze skelných vláken#Dodavatel uhlíkových vláken#sekané prameny ze skleněných vláken#vysoce výkonná tkanina z uhlíkových vláken
Čas odeslání: 27. října 2022