Carbon fiber: mga katangian, larawan, pagkuha, paggamit

2024 May -akda: Howard Calhoun | [email protected]. Huling binago: 2023-12-17 10:43

Nakabisado kamakailan ng mga advanced na industriya at konstruksiyon ang maraming pangunahing mga bagong teknolohiya, karamihan sa mga ito ay nauugnay sa mga makabagong materyales. Maaaring mapansin ng isang ordinaryong gumagamit ang pagpapakita ng prosesong ito sa halimbawa ng mga materyales sa gusali na may pagsasama ng mga composite. Gayundin sa industriya ng automotive, ang mga elemento ng carbon ay ipinakilala na nagpapataas ng pagganap ng mga sports car. At hindi ito lahat ng mga lugar kung saan ginagamit ang carbon fiber. Ang batayan para sa sangkap na ito ay carbon fibers, isang larawan kung saan ipinakita sa ibaba. Sa totoo lang, ang pagiging natatangi at aktibong pamamahagi ng mga composite ng bagong henerasyon ay nakasalalay sa mga hindi matatawaran na teknikal at pisikal na katangian.

Teknolohiya sa produksyon

Para sa paggawa ng materyal, ang mga hilaw na materyales ay ginagamit sa anyo ng natural o kemikal na mga hibla ng organikong pinagmulan. Dagdag pa, bilang resulta ng espesyal na pagproseso, ang mga carbon atom lamang ang natitira mula sa orihinal na workpiece. Ang pangunahing nakakaimpluwensyang puwersa ay temperatura. Ang teknolohikal na proseso ay nagsasangkot ng pagpapatupad ng ilang mga yugto ng paggamot sa init. Sa unang yugto, ang pangunahing istraktura ay na-oxidized sa ilalim ng mga kondisyon ng temperatura hanggang sa 250 °C. Sa susunodSa yugto, ang paggawa ng mga carbon fiber ay pumasa sa pamamaraan ng carbonization, bilang isang resulta kung saan ang materyal ay pinainit sa isang nitrogen na kapaligiran sa mataas na temperatura hanggang sa 1500 °C. Kaya, nabuo ang isang istraktura na tulad ng grapayt. Ang buong proseso ng pagmamanupaktura ay nakumpleto sa pamamagitan ng panghuling paggamot sa anyo ng graphitization sa 3000 °C. Sa yugtong ito, ang nilalaman ng purong carbon sa mga hibla ay umaabot sa 99%.

Saan ginagamit ang carbon fiber?

Kung sa mga unang taon ng pagpapasikat ang materyal ay ginamit nang eksklusibo sa mga lugar na napakaespesyalisado, ngayon ay may pagpapalawak ng produksyon kung saan ginagamit ang kemikal na hibla na ito. Ang materyal ay medyo plastik at magkakaiba sa mga tuntunin ng mga posibilidad ng pagsasamantala. Sa isang mataas na posibilidad, ang saklaw ng naturang mga hibla ay lalawak, ngunit ngayon ang mga pangunahing uri ng pagtatanghal ng materyal sa merkado ay may hugis. Sa partikular, mapapansin natin ang industriya ng konstruksiyon, gamot, paggawa ng electrical engineering, mga gamit sa bahay, atbp. Tulad ng para sa mga espesyal na lugar, ang paggamit ng mga carbon fiber ay may kaugnayan pa rin para sa mga tagagawa ng kagamitan sa sasakyang panghimpapawid, mga medikal na electrodes at mga materyales na sumisipsip ng radar.

Mga anyo ng produksyon

Una sa lahat, ito ay mga produktong tela na lumalaban sa init, kung saan maaari nating makilala ang mga tela, sinulid, knitwear, felt, atbp. Ang isang mas teknolohikal na direksyon ay ang paggawa ng mga composite. Marahil ito ang pinakamalawak na segment kung saan kinakatawan ang carbon fiber bilang batayan para sa mga produkto para sa serial production.produksyon. Sa partikular, ito ay mga bearings, heat-resistant unit, parts at iba't ibang elemento na gumagana sa mga agresibong kapaligiran. Karamihan sa mga composite ay nakatuon sa automotive market, gayunpaman, ang industriya ng konstruksiyon ay handa ding isaalang-alang ang mga bagong panukala mula sa mga tagagawa ng chemical fiber na ito.

Mga katangian ng materyal

Ang mga detalye ng teknolohiya para sa pagkuha ng materyal ay nag-iwan ng marka sa pagganap ng mga hibla. Bilang isang resulta, ang mataas na thermal stability ay naging pangunahing tampok na nakikilala ng istraktura ng naturang mga produkto. Bilang karagdagan sa mga thermal effect, ang materyal ay lumalaban din sa mga kemikal na agresibong kapaligiran. Totoo, kung ang oxygen ay naroroon sa panahon ng proseso ng oksihenasyon kapag pinainit, ito ay may masamang epekto sa mga hibla. Ngunit ang mekanikal na lakas ng carbon fiber ay maaaring makipagkumpitensya sa maraming tradisyonal na materyales na itinuturing na matigas at lumalaban sa pinsala. Ang kalidad na ito ay lalo na binibigkas sa mga produktong carbon. Ang isa pang ari-arian na hinihiling sa mga technologist ng iba't ibang mga produkto ay ang kakayahan ng pagsipsip. Dahil sa aktibong surface, ang hibla na ito ay maituturing na mahusay na catalytic system.

Producer

Ang mga nangunguna sa segment ay mga kumpanyang Amerikano, Japanese at German. Ang mga teknolohiyang Ruso sa lugar na ito ay halos hindi nabuo sa mga nakaraang taon at batay pa rin sa mga pag-unlad ng panahon ng Sobyet. Sa ngayon, kalahatiAng mga hibla na ginawa sa mundo ay binibilang ng mga kumpanyang Hapones na Mitsubishi, Kureha, Teijin, at iba pa. Ang ibang bahagi ay nahahati sa pagitan ng mga Aleman at Amerikano. Halimbawa, ang panig ng US ay Cytec, at sa Germany ang carbon fiber ay ginawa ng SGL. Hindi pa katagal, ang Taiwanese company na Formosa Plastics ay pumasok sa listahan ng mga pinuno sa lugar na ito. Tulad ng para sa domestic production, dalawang kumpanya lamang ang nakikibahagi sa pagbuo ng mga composite - Argon at Khimvolokno. Kasabay nito, ang mga negosyanteng Belarusian at Ukrainian ay gumawa ng mga makabuluhang tagumpay sa mga nakaraang taon, na pinagkadalubhasaan ang mga bagong angkop na lugar para sa komersyal na paggamit ng carbon fiber.

Ang kinabukasan ng mga carbon fiber

Dahil ang ilang uri ng CFRP ay malapit nang magpapahintulot sa produksyon ng mga produkto na maaaring mapanatili ang kanilang orihinal na istraktura sa milyun-milyong taon, hinuhulaan ng maraming eksperto ang labis na produksyon ng mga naturang produkto. Sa kabila nito, ang mga interesadong kumpanya ay patuloy na nakikipagkarera sa mga pag-upgrade ng teknolohiya. At ito ay higit na makatwiran, dahil ang mga katangian ng carbon fibers ay isang order ng magnitude na higit na mataas kaysa sa mga tradisyonal na materyales. Ito ay sapat na upang matandaan ang lakas at paglaban sa init. Batay sa mga kalamangan na ito, ang mga developer ay naggalugad ng mga bagong lugar ng pag-unlad. Ang pagpapakilala ng materyal, malamang, ay sumasaklaw hindi lamang sa mga dalubhasang lugar, kundi pati na rin sa mga lugar na malapit sa mass consumer. Halimbawa, ang ordinaryong plastic, aluminum at wood elements ay maaaring palitan ng carbon fiber, na hihigit sa mga conventional na materyales sa ilang mga katangian ng pagganap.

Konklusyon

Maraming salik ang pumipigil sa malawakang paggamit ng makabagong hibla na gawa ng tao. Ang isa sa pinakamahalaga ay ang mataas na gastos. Dahil ang carbon fiber ay nangangailangan ng paggamit ng high-tech na kagamitan para sa pagmamanupaktura, hindi lahat ng kumpanya ay kayang makuha ito. Ngunit hindi ito ang pinakamahalagang bagay. Ang katotohanan ay hindi lahat ng mga tagagawa ay interesado sa gayong mga radikal na pagbabago sa kalidad ng produkto. Kaya, habang pinapataas ang tibay ng isang elemento ng imprastraktura, ang tagagawa ay hindi palaging makakagawa ng katulad na pag-upgrade sa mga katabing bahagi. Ang resulta ay isang kawalan ng timbang na nagpapawalang-bisa sa lahat ng mga nagawa ng mga bagong teknolohiya.