ลักษณะ การประยุกต์ และการพัฒนาของคาร์บอนไฟเบอร์

ลักษณะ การประยุกต์ และการพัฒนาของคาร์บอนไฟเบอร์

1.ลักษณะและคุณสมบัติของคาร์บอนไฟเบอร์

 วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์ เป็นสีดำ แข็ง มีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และวัสดุใหม่อื่นๆ ที่มีคุณสมบัติทางกลดีเยี่ยมความถ่วงจำเพาะของมันน้อยกว่า 1/4 ของเหล็กความต้านทานแรงดึงของวัสดุคอมโพสิตเรซินคาร์บอนไฟเบอร์มักจะสูงกว่า 35,000MPa หรือ 7.9 เท่าของเหล็กโมดูลัสแรงดึงของความยืดหยุ่นอยู่ระหว่าง 230000MPa ถึง 430000MPaดังนั้นความแข็งแรงจำเพาะของ CFRP นั่นคืออัตราส่วนของความแข็งแรงของวัสดุต่อความหนาแน่นจึงสูงกว่า 20,000MPa/(g/cm3) แต่ความแข็งแรงเฉพาะของเหล็ก A3 คือ 590MPa/(g/cm3) ค่าเฉพาะ โมดูลัสยืดหยุ่นยังสูงกว่าเหล็กอีกด้วยยิ่งความแข็งแรงจำเพาะของวัสดุสูง น้ำหนักตัวเองของชิ้นส่วนก็จะยิ่งน้อยลง โมดูลัสยืดหยุ่นจำเพาะยิ่งสูง ความแข็งแกร่งของชิ้นส่วนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้นในแง่นี้ แสดงให้เห็นแนวโน้มการใช้งานอย่างกว้างๆ ของคาร์บอนไฟเบอร์ในงานวิศวกรรมเมื่อพิจารณาถึงคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมของวัสดุคอมโพสิตที่เกิดขึ้นใหม่หลายชนิด เช่น วัสดุใยแก้วผสมโพลีเมอร์วัสดุคอมโพสิตที่ทำจากโลหะ และวัสดุคอมโพสิตที่ทำจากเซรามิก ผู้เชี่ยวชาญหลายคนคาดการณ์ว่าวัสดุคอมโพสิตจะเข้าสู่ยุคของการใช้วัสดุอย่างแพร่หลายตั้งแต่ยุคเหล็ก

PAN คาร์บอนไฟเบอร์และวัสดุคอมโพสิตไฟเบอร์กลาส:

(1) คุณสมบัติทางกล ความหนาแน่นต่ำกว่าโลหะ น้ำหนักเบาโมดูลัสสูง ความแข็งแกร่งสูง ความแข็งแรงสูง ความแข็งแรงล้าสูง ทนต่อการสึกหรอและการหล่อลื่นที่ดีเยี่ยมการลดทอนการสั่นสะเทือนที่ดีเยี่ยม

(2) ความต้านทานความร้อนขนาดเล็ก เสถียรภาพ ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน เสถียรภาพมิติที่ดี การนำความร้อนทนความร้อนได้ดีเยี่ยมในก๊าซเฉื่อย

(3) เป็นของวัสดุนำไฟฟ้าหลายชนิดที่มีคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และคุณสมบัติการนำไฟฟ้าและการป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า(4) มีการส่งผ่านรังสีเอกซ์ได้ดีเยี่ยม และสามารถออกแบบโครงสร้างที่เหมาะสมตามวัตถุประสงค์ได้

ในปี 2550 หลักของประเทศญี่ปุ่นผู้จัดจำหน่ายคาร์บอนไฟเบอร์Toray Co., Ltd. ร่วมมือกับ Nissan Motor และบริษัทอื่นๆ ในการพัฒนาวัสดุล้ำสมัยที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์ ซึ่งสามารถลดน้ำหนักของชิ้นส่วนหลักของรถ เช่น แชสซี ได้อย่างมากเทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยลดน้ำหนักโดยรวมของรถได้ 10% และปรับปรุงการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิง 4% ถึง 5%นอกจากนี้ความต้านทานแรงกระแทกยังสูงกว่าแบบทั่วไปถึง 1.5 เท่าผู้ผลิตวางแผนที่จะนำเทคโนโลยีใหม่มาสู่ยานยนต์เพื่อการพาณิชย์ภายในเวลาสามปีเทคโนโลยีใหม่นี้สัญญาว่าจะเร่งการเปลี่ยนวัตถุดิบยานยนต์ที่เน้นเหล็กเป็นหลัก ท่ามกลางกฎระเบียบการเรียกเก็บเงินเชื้อเพลิงที่เข้มงวดยิ่งขึ้น เพื่อลดก๊าซเรือนกระจกทั่วโลก

2.การประยุกต์ใช้คาร์บอนไฟเบอร์

  คาร์บอนไฟเบอร์เป็นคำทั่วไปสำหรับเส้นใยที่มีปริมาณคาร์บอนมากกว่า 90% และตั้งชื่อตามปริมาณคาร์บอนสูงคาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติที่ดีเยี่ยมหลายประการของธาตุคาร์บอน เช่น ความถ่วงจำเพาะต่ำ ทนความร้อน ทนต่อแรงกระแทกจากความร้อน ทนต่อสารเคมี และการนำไฟฟ้า เป็นต้น โดยมีคุณสมบัติการพันกันของเส้นใยและคุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมโดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงจำเพาะและโมดูลัสยืดหยุ่นจำเพาะนั้นสูง และสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงถึง 2000 ภายใต้เงื่อนไขการแยกออกซิเจนเป็นวัตถุดิบไฟเบอร์กลาสอุตสาหกรรมที่สำคัญและเหมาะสำหรับการเสริมความแข็งแรงของวัสดุคอมโพสิต วัสดุระเหย และวัสดุฉนวนความร้อนนี่เป็นวัสดุใหม่ที่พัฒนาขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1960 และปัจจุบันกลายเป็นวัสดุใหม่ที่ขาดไม่ได้ในสังคมยุคใหม่

ในบรรดาผลิตภัณฑ์เพื่อความบันเทิง การใช้งานครั้งแรกของคาร์บอนไฟเบอร์ PAN คือเบ็ดตกปลาปัจจุบันผลผลิตคันเบ็ดคาร์บอนไฟเบอร์ต่อปีของโลกอยู่ที่ประมาณ 12 ล้านคันและปริมาณคาร์บอนไฟเบอร์ที่ใช้ประมาณ 1,200 ตันการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในไม้กอล์ฟเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2515 ปัจจุบันผลผลิต fibra de carbon ต่อปีไม้กอล์ฟในโลกมีประมาณ 40 ล้านขวด และปริมาณคาร์บอนไฟเบอร์เทียบเท่ากับ 2,000 ตันการใช้ไม้เทนนิสเริ่มขึ้นในปี 1974 ปัจจุบันทั่วโลกผลิตไม้เทนนิสคาร์บอนไฟเบอร์ได้ประมาณ 4.5 ล้านชิ้นในปีที่แล้ว และการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ต้องใช้ประมาณ 500 ตันเหนือสิ่งอื่นใด คาร์บอนไฟเบอร์ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในสกี เรือหิมะ ไม้สกี ไม้เบสบอล เกมบนท้องถนน และกีฬาทางน้ำ

ด้วยความตระหนักถึงน้ำหนักเบา ทนต่อความเมื่อยล้า ทนต่อการกัดกร่อน และคุณสมบัติอื่นๆ ของคาร์บอนไฟเบอร์ จึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในด้านการบินในอวกาศ มีการใช้เส้นใยคาร์บอนโมดูลัสสูงในดาวเทียมเทียม เนื่องจากมีน้ำหนักเบา (ความแข็งแกร่ง) และการนำความร้อนของความเสถียรของมิติในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา พวกมันถูกใช้ในดาวเทียมสื่อสาร เช่น อิริเดียม

สารประกอบการขึ้นรูปส่วนใหญ่จะผสมลงในเทอร์โมพลาสติกเรซินในรูปของใยแก้วสับเส้นซึ่งมีผลในการเสริมความแข็งแกร่ง ป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และป้องกันคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า และมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องใช้ภายในบ้าน อุปกรณ์สำนักงาน เซมิคอนดักเตอร์ และสาขาที่เกี่ยวข้อง

3.สถานะการผลิตผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศของฉัน

  การผลิตและการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศของฉันยังอยู่ในช่วงเริ่มต้นกำลังการผลิตของคาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศคิดเป็นเพียงประมาณ 0.4% ของผลผลิตทั้งหมดผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูงในโลกและมากกว่า 90% ของการบริโภคภายในประเทศขึ้นอยู่กับการนำเข้าคุณภาพของสารตั้งต้นของ PAN ถือเป็นคอขวดที่จำกัดการผลิตขนาดใหญ่ของอุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศของฉันมาโดยตลอดนอกจากนี้ เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์ถือเป็นวัสดุเชิงกลยุทธ์มายาวนาน ประเทศที่พัฒนาแล้วจึงถูกปิดจากโลกภายนอกดังนั้นผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมจึงเชื่อว่าการเสริมสร้างการวิจัยขั้นพื้นฐานเป็นรากฐานของนวัตกรรมและเป็นแนวทางพื้นฐานในการพัฒนาอุตสาหกรรมคาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศ

ประเทศของฉันเริ่มศึกษาคาร์บอนไฟเบอร์ตั้งแต่ปี 1960 ถึง 1970 ซึ่งเกือบจะก้าวทันโลกหลังจากการทำงานหนักมากว่า 30 ปี บริษัท Toray ของญี่ปุ่นได้พัฒนาผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์ที่ใกล้เคียงกับระดับ T300 แต่ผลผลิตและคุณภาพไม่สามารถตอบสนองความต้องการในประเทศซึ่งอยู่ห่างไกลจากต่างประเทศเมื่อเทียบกับระดับขั้นสูงระหว่างประเทศ ปัญหาที่โดดเด่นของคาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศคือความแข็งแรงของคาร์บอนไฟเบอร์ต่ำ ความสม่ำเสมอและความเสถียรที่ไม่ดี และระดับการพัฒนานั้นช้ากว่าประเทศที่พัฒนาแล้วเกือบ 20 ถึง 30 ปี และขนาดการผลิตมีขนาดเล็ก อุปกรณ์ทางเทคนิค ล้าหลังและประสิทธิภาพการผลิตไม่ดี

ปัจจุบันกำลังการผลิต fibra de carbon pret ของโลกอยู่ที่ประมาณ 35,000 ตัน และความต้องการต่อปีในตลาดจีนอยู่ที่ประมาณ 6,500 ตันเป็นผู้บริโภคคาร์บอนไฟเบอร์รายใหญ่อย่างไรก็ตาม ผลผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ของจีนในปี 2550 มีเพียงประมาณ 200 ตัน และส่วนใหญ่เป็นผลิตภัณฑ์ที่มีประสิทธิภาพต่ำอุตสาหกรรมส่วนใหญ่พึ่งพาการนำเข้าและมีราคาแพงมากตัวอย่างเช่น ตลาด T300 แบบมาตรฐานขาดการสนับสนุนทางเทคนิคพร้อมสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาที่เป็นอิสระ และองค์กรในประเทศยังไม่เชี่ยวชาญเทคโนโลยีแกนคาร์บอนไฟเบอร์ที่สมบูรณ์คุณภาพ เทคโนโลยี และขนาดการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์ในประเทศของฉันแตกต่างจากในต่างประเทศมากในบรรดาเทคโนโลยีคาร์บอนไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูงนั้นถูกผูกขาดและปิดกั้นโดยญี่ปุ่นและประเทศตะวันตกดังนั้นจึงต้องใช้กระบวนการที่ยาวนานในการระบุตำแหน่งของคาร์บอนไฟเบอร์เนื่องจากขาดตลาด จึงเกิด "ไข้คาร์บอนไฟเบอร์" ในประเทศจีนในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา และสถาบันวิจัยและองค์กรทางวิทยาศาสตร์หลายแห่งได้เริ่มการวิจัยคาร์บอนไฟเบอร์และโครงการอุตสาหกรรมหลายพันตัน

#วัสดุคาร์บอนไฟเบอร์#วัสดุใยแก้วผสมโพลีเมอร์#ผู้จัดจำหน่ายคาร์บอนไฟเบอร์#ใยแก้วสับเส้น#ผ้าคาร์บอนไฟเบอร์ประสิทธิภาพสูง