Produsele din fibră de carbon sunt distribuite pe scară largă în viața noastră. Fibra de carbon este un material bun pentru a face multe lucruri de zi cu zi. Deci, ce este fibra de carbon? Care sunt caracteristicile fibrei de carbon? Care sunt avantajele fibrei de carbon în comparație cu alte materiale obișnuite?
De fapt, există multe tipuri de fibră de carbon. Deci, care sunt categoriile de fibră de carbon? Care sunt avantajele și caracteristicile diferitelor categorii?
Ce este fibra de carbon?
Fibra de carbon (CF pe scurt) este un nou tip de material cu fibre cu rezistență ridicată și fibre cu modul înalt, cu un conținut de carbon de peste 95%. Este un material de grafit microcristalin obținut prin carbonizarea și grafitizarea fibrelor organice, cum ar fi microcristale de grafit în fulgi stivuite de-a lungul direcției axiale a fibrei. Fibra de carbon este „moale în exterior și tare în interior”. Este mai ușor decât metalul aluminiu, dar rezistența sa este mai mare decât oțelul. Are caracteristici de rezistență la coroziune și modul înalt. Este un material important în apărarea națională, industria militară și uz civil. Nu numai că are caracteristicile intrinseci inerente ale materialelor de carbon, dar are și moliciunea și procesabilitatea fibrelor textile. Este o nouă generație de fibre de armare.
Fibra de carbon are multe proprietăți excelente. Fibra de carbon are rezistență și modul axial ridicat, densitate scăzută, performanță specifică ridicată, fără fluaj, rezistență la temperatură ultra{-înaltă în mediu ne-oxidant, rezistență bună la oboseală, căldură și conductivitate specifice între metal și ne-metal, coeficient mic de dilatare termică și anizotropie, rezistență bună la coroziune și transmisie{44}} bună la razele X. Conductivitate electrică și termică bună, ecranare electromagnetică bună etc. În comparație cu fibra de sticlă tradițională, fibra de carbon are un modul Young de peste 3 ori mai mare decât cel al fibrei de sticlă tradiționale, iar în comparație cu fibra Kevlar, modulul său Young este de aproximativ 2 ori mai mare decât cel al fibrei de sticlă tradiționale. Este insolubil și nu se umflă{10}}în solvenți organici, acizi și baze și are o rezistență remarcabilă la coroziune. Care sunt categoriile de fibre de carbon? Fibra de carbon poate fi împărțită în fibră de carbon pe bază de poliacrilonitril-fibră de carbon 1K-fibră de carbon-tub asfalt-fibră de carbon pe bază de-vâscoză-fibră de carbon pe bază de-fenolic-și vapori-în funcție de sursa de fibre de carbon cultivată. Poate fi împărțit în fibră de carbon de uz general-, de înaltă-rezistență, de-modul mediu-înaltă-, de model-înalt și de model ultra{-înalt{-, în funcție de performanță și împărțit în filament, fibre scurte și fibre scurte în funcție de starea.- În funcție de proprietățile mecanice, acesta poate fi împărțit în tipuri-de scop general și{30}}performanțe înalte. Rezistența fibrei de carbon de uz general-este de 1000 MPa, iar modulul este de aproximativ 100 GPa. Fibra de carbon de-performanță înaltă este împărțită în tip-de înaltă rezistență (rezistență 2000 MPa, modul 250 GPa) și tip înalt (modulu 300 GPa sau mai mult). Rezistența mai mare de 4000 MPa este numită și tip de rezistență ultra-; un modul mai mare de 450 GPa se numește model ultra-înalt.
Odată cu dezvoltarea industriilor aerospațiale și aviatice, a apărut și fibra de carbon de înaltă-rezistență și-rezistență, cu o alungire mai mare de 2%. Cea mai utilizată este fibra de carbon pe bază de poliacrilonitril PAN-.
Peste 90% din fibrele de carbon de pe piață sunt în principal fibre de carbon pe bază de PAN-.
Deoarece vălul misterios al fibrei de carbon nu a fost complet dezvăluit, oamenii nu pot folosi direct carbonul sau grafitul pentru al realiza. Aceștia pot folosi doar unele fibre organice care-conțin carbon (cum ar fi nailon, acril, raion etc.) ca materii prime și pot combina fibre organice cu rășini din plastic pentru a carboniza și a produce fibre de carbon.
Fibră de carbon pe bază de PAN-
Procesul de producție a fibrei de carbon pe bază de PAN-include în principal două procese: producerea precursorului și carbonizarea precursorului: în primul rând, printr-o serie de procese precum polimerizarea și filarea acrilonitrilului, aceasta este prelucrată în fibră de poliacrilonitril sau precursor numit "mamă", iar acești precursori sunt plasați într-un cuptor de oxidare pentru oxidare la carbon, apoi în grad de oxidare la carbon și oxidare. cuptorul, carbonizarea și alte procese sunt efectuate la o temperatură de 1000 până la 2000 de grade C pentru a face fibră de carbon.
Fibră de carbon-pe bază de asfalt
Statele Unite ale Americii au inventat asfaltul mezofazic de metal de bază care conține fibră de carbon pe bază de asfalt textil-. După ce precursorul este stabilizat și carbonizat, rezistența la tracțiune a fibrei de carbon este de 3,5 G Pa și modulul este de 252 G Pa; Franța a dezvoltat fibre de carbon pe bază de asfalt mezofază-rezistente la căldură-înaltă conductoare, iar Polonia a dezvoltat o nouă metodă pentru fibra de carbon acoperită cu metal-. De exemplu, fibra de carbon pe bază de-asfalt-acoperită cu cupru este produsă printr-o metodă de amestecare. În primul rând, sarea de cupru este amestecată cu gudron de cărbune izotrop, se realizează centrifugarea, se stabilizează în aer și se tratează cu hidrogen la temperatură înaltă-pentru a obține fibră de carbon din aliaj de cupru. Capacitatea mondială de producție a fibrei de carbon-pe bază de asfalt este relativ mică. Cercetarea și dezvoltarea internă a fibrei de carbon-pe bază de asfalt au început mai devreme, dar există un decalaj mare în dezvoltare, producție și aplicare în comparație cu țările străine.
Fibra de carbon este împărțită în două categorii în funcție de diferite specificații ale produsului: grad aerospațial și grad industrial, cunoscut și sub denumirea de câlți mici și câlți mari. Fibra de carbon peste 48K este de obicei numită fibră de carbon mare, inclusiv 360K și 480K. Fibra de carbon de calitate-aerospațială a fost în principal de 3K în stadiul incipient și s-a dezvoltat treptat în 12K și 24K. Este folosit în principal în industria națională de apărare și militară și de înaltă tehnologie, precum și în produse sportive și de agrement, cum ar fi avioane, rachete, rachete, sateliți, undițe de pescuit, crose și rachete. Fibra de carbon de calitate industrială este utilizată în diferite industrii civile, inclusiv: textile, medicină și sănătate, electromecanică, inginerie civilă, transport și energie.
,
