Đặc điểm, ứng dụng và phát triển của sợi carbon
1.Đặc điểm và tính chất của sợi carbon
Vật liệu sợi carbon có màu đen, cứng, độ bền cao, trọng lượng nhẹ và các vật liệu mới khác có tính chất cơ học tuyệt vời.Trọng lượng riêng của nó nhỏ hơn 1/4 thép.Độ bền kéo của vật liệu composite nhựa sợi carbon thường trên 35000MPa, gấp 7,9 lần so với thép.Mô đun đàn hồi kéo nằm trong khoảng từ 230000MPa đến 430000MPa.Do đó, cường độ riêng của CFRP, tức là tỷ lệ cường độ của vật liệu với mật độ của nó, trên 20000MPa/(g/cm3), nhưng cường độ riêng của thép A3 là 590MPa/(g/cm3). mô đun đàn hồi cũng cao hơn thép.Độ bền riêng của vật liệu càng cao thì trọng lượng bản thân của bộ phận càng nhỏ, mô đun đàn hồi riêng càng cao thì độ cứng của bộ phận càng lớn.Theo nghĩa này, triển vọng ứng dụng rộng rãi của sợi carbon trong kỹ thuật đã được minh họa.Nhìn vào các đặc tính tuyệt vời của nhiều vật liệu composite mới nổi, chẳng hạn như Vật liệu sợi thủy tinh composite polymer, vật liệu composite gốc kim loại và vật liệu composite gốc gốm, nhiều chuyên gia dự đoán rằng vật liệu composite sẽ bước vào kỷ nguyên ứng dụng rộng rãi vật liệu từ thời đại thép.
Vật liệu composite sợi carbon và sợi thủy tinh PAN:
(1) Tính chất cơ học, mật độ thấp hơn kim loại, trọng lượng nhẹ;mô đun cao, độ cứng cao, độ bền cao, độ bền mỏi cao, khả năng chống mài mòn và bôi trơn tuyệt vời;giảm rung tuyệt vời;
(2) Khả năng chịu nhiệt nhỏ, ổn định, hệ số giãn nở nhiệt, ổn định kích thước tốt, dẫn nhiệt;khả năng chịu nhiệt tuyệt vời trong khí trơ;
(3) Nó thuộc về nhiều loại vật liệu dẫn điện có đặc tính dẫn điện và che chắn sóng điện từ, cũng như tính chất dẫn điện và che chắn sóng điện từ.(4) Nó có khả năng truyền tia X tuyệt vời và có thể thiết kế cấu trúc phù hợp theo mục đích.
Năm 2007, thị trường chính của Nhật BảnNhà cung cấp sợi carbonCông ty TNHH Toray đã hợp tác với Nissan Motor và các công ty khác để phát triển các vật liệu tiên tiến sử dụng sợi carbon, có thể giảm đáng kể trọng lượng của các bộ phận chính của xe, chẳng hạn như khung xe.Công nghệ mới giúp giảm 10% trọng lượng tổng thể của xe và cải thiện mức tiêu thụ nhiên liệu từ 4% đến 5%.Ngoài ra, khả năng chống va đập gấp 1,5 lần so với loại thông thường.Các nhà sản xuất có kế hoạch đưa công nghệ mới vào xe thương mại trong thời gian ba năm.Công nghệ mới hứa hẹn sẽ đẩy nhanh quá trình chuyển đổi nguyên liệu thô dành cho ô tô tập trung vào thép trong bối cảnh các quy định về hóa đơn nhiên liệu chặt chẽ hơn nhằm giảm khí thải nhà kính trên toàn thế giới
2.Ứng dụng của sợi carbon
Sợi carbon là thuật ngữ chung để chỉ các loại sợi có hàm lượng carbon trên 90% và được đặt tên theo hàm lượng carbon cao.Sợi carbon có nhiều đặc tính tuyệt vời khác nhau của carbon nguyên tố, chẳng hạn như trọng lượng riêng nhỏ, khả năng chịu nhiệt, chống sốc nhiệt, kháng hóa chất và độ dẫn điện, v.v. Nó có tính vướng víu của sợi và tính chất cơ học tuyệt vời.Đặc biệt, cường độ riêng và mô đun đàn hồi riêng của nó cao và có thể chịu được nhiệt độ cao 2000 trong điều kiện cô lập oxy.Nó là một nguyên liệu sợi thủy tinh công nghiệp quan trọngvà thích hợp để tăng cường vật liệu composite, vật liệu cắt bỏ và vật liệu cách nhiệt.Đây là loại vật liệu mới được phát triển từ đầu những năm 1960 và hiện nay đã trở thành loại vật liệu mới không thể thiếu trong xã hội hiện đại.
Trong số các sản phẩm giải trí, ứng dụng đầu tiên của sợi carbon PAN là cần câu.Hiện nay, sản lượng cần câu sợi carbon hàng năm trên thế giới là khoảng 12 triệu chiếc, lượng sợi carbon sử dụng là khoảng 1.200 tấn.Việc sử dụng sợi carbon trong các câu lạc bộ chơi gôn bắt đầu vào năm 1972. Hiện tại, sản lượng sợi carbon hàng nămCâu lạc bộ golf trên thế giới có khoảng 40 triệu chai, lượng sợi carbon tương đương 2.000 tấn.Việc sử dụng vợt tennis bắt đầu từ năm 1974. Hiện nay, thế giới đã sản xuất khoảng 4,5 triệu vợt bằng sợi carbon vào năm ngoái và việc sử dụng sợi carbon cần khoảng 500 tấn.Trong số những thứ khác, sợi carbon cũng được sử dụng rộng rãi trong ván trượt, thuyền tuyết, gậy trượt tuyết, gậy bóng chày, trò chơi đường trường và thể thao biển.
Nhận thấy trọng lượng nhẹ, khả năng chống mỏi, chống ăn mòn và các đặc tính khác của sợi carbon, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành hàng không vũ trụ.Trong lĩnh vực du hành vũ trụ, sợi carbon mô đun cao đã được sử dụng trong các vệ tinh nhân tạo do trọng lượng nhẹ (độ cứng) và tính dẫn nhiệt ổn định kích thước của chúng.Trong những năm gần đây, chúng đã được sử dụng trong các vệ tinh liên lạc như iridium.
Hợp chất đúc chủ yếu được trộn vào nhựa nhiệt dẻo ở dạngsợi thủy tinh cắt nhỏ, có tác dụng tăng cường, chống tĩnh điện và che chắn sóng điện từ, được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị gia dụng, thiết bị văn phòng, chất bán dẫn và các lĩnh vực liên quan.
3. Tình trạng sản xuất các sản phẩm sợi carbon ở nước ta
Việc sản xuất và sử dụng sợi carbon ở nước tôi vẫn còn ở giai đoạn đầu.Năng lực sản xuất sợi carbon trong nước chỉ chiếm khoảng 0,4% tổng sản lượng cả nước.vải sợi carbon hiệu suất caotrên thế giới và hơn 90% lượng tiêu thụ trong nước phụ thuộc vào nhập khẩu.Chất lượng của tiền chất PAN luôn là điểm nghẽn hạn chế việc sản xuất quy mô lớn ngành sợi carbon ở nước tôi.Ngoài ra, do sợi carbon từ lâu đã được coi là vật liệu chiến lược nên các nước phát triển đã đóng cửa với thế giới bên ngoài.Do đó, các chuyên gia trong ngành tin rằng tăng cường nghiên cứu cơ bản là nền tảng của sự đổi mới và là con đường cơ bản để phát triển ngành công nghiệp sợi carbon trong nước.
Nước tôi bắt đầu nghiên cứu sợi carbon từ những năm 1960 đến những năm 1970, gần như theo kịp thế giới.Sau hơn 30 năm miệt mài làm việc, Công ty Toray của Nhật Bản đã phát triển được sản phẩm sợi carbon gần ngang mức T300, nhưng sản lượng và chất lượng không thể đáp ứng được nhu cầu trong nước, khác xa với nước ngoài.So với trình độ tiên tiến quốc tế, vấn đề nổi bật của sợi carbon trong nước là độ bền sợi carbon thấp, tính đồng nhất và ổn định kém, trình độ phát triển chậm hơn các nước tiên tiến gần 20 đến 30 năm, quy mô sản xuất nhỏ, thiết bị kỹ thuật lạc hậu, hiệu quả sản xuất kém.
Hiện tại, năng lực sản xuất pret fibra de carbon của thế giới là khoảng 35.000 tấn, và nhu cầu hàng năm tại thị trường Trung Quốc là khoảng 6.500 tấn.Nó là một người tiêu dùng sợi carbon lớn.Tuy nhiên, sản lượng sợi carbon của Trung Quốc năm 2007 chỉ khoảng 200 tấn, chủ yếu là sản phẩm có hiệu suất thấp.Phần lớn ngành công nghiệp này phụ thuộc vào nhập khẩu và giá cả rất đắt.Ví dụ, thị trường T300 tiêu chuẩn thiếu hỗ trợ kỹ thuật với quyền sở hữu trí tuệ độc lập, doanh nghiệp trong nước vẫn chưa làm chủ được công nghệ lõi sợi carbon hoàn chỉnh.Chất lượng, công nghệ và quy mô sản xuất sợi carbon ở nước tôi rất khác so với ở nước ngoài.Trong số đó, công nghệ sợi carbon hiệu suất cao bị Nhật Bản và các nước phương Tây độc quyền và chặn đứng.Vì vậy, phải mất một quá trình lâu dài để hiện thực hóa việc nội địa hóa sợi carbon.Do thiếu thị trường nên những năm gần đây xảy ra “cơn sốt sợi carbon” ở Trung Quốc, nhiều viện nghiên cứu khoa học và doanh nghiệp đã bắt đầu nghiên cứu sợi carbon và các dự án công nghiệp hóa nghìn tấn.
#Vật liệu sợi carbon#Vật liệu sợi thủy tinh composite polymer#Nhà cung cấp sợi carbon#sợi thủy tinh cắt nhỏ#vải sợi carbon hiệu suất cao
Thời gian đăng: Oct-27-2022