Kenmerken, toepassing en ontwikkeling van koolstofvezel
1.Kenmerken en eigenschappen van koolstofvezel
Materialen van koolstofvezel zijn zwarte, harde, hoge sterkte, lichtgewicht en andere nieuwe materialen met uitstekende mechanische eigenschappen.Het soortelijk gewicht is minder dan 1/4 van staal.De treksterkte van composietmaterialen van koolstofvezelhars ligt gewoonlijk boven 35.000 MPa, 7,9 keer die van staal.De trekelasticiteitsmodulus ligt tussen 230.000 MPa en 430.000 MPa.Daarom ligt de specifieke sterkte van CFRP, dat wil zeggen de verhouding tussen de sterkte van het materiaal en de dichtheid ervan, boven 20.000 MPa/(g/cm3), maar de specifieke sterkte van A3-staal is 590 MPa/(g/cm3). De elasticiteitsmodulus is ook hoger dan die van staal.Hoe hoger de specifieke sterkte van het materiaal, hoe kleiner het eigengewicht van het onderdeel, hoe hoger de specifieke elastische modulus, hoe groter de stijfheid van het onderdeel.In deze zin wordt het brede toepassingsperspectief van koolstofvezel in de techniek geïllustreerd.Kijkend naar de uitstekende eigenschappen van veel opkomende composietmaterialen, zoals Polymeer composiet glasvezelmateriaal, op metaal gebaseerde composietmaterialen en op keramiek gebaseerde composietmaterialen voorspellen veel experts dat composietmaterialen vanaf het staaltijdperk het tijdperk van wijdverbreide materiaaltoepassing zullen betreden.
PAN koolstofvezel en glasvezel composietmaterialen:
(1) Mechanische eigenschappen, lagere dichtheid dan metaal, lichtgewicht;hoge modulus, hoge stijfheid, hoge sterkte, hoge vermoeiingssterkte, uitstekende slijtvastheid en gladheid;uitstekende trillingsdemping;
(2) Kleine hittebestendigheid, stabiliteit, thermische uitzettingscoëfficiënt, goede maatvastheid, thermische geleidbaarheid;uitstekende hittebestendigheid in inert gas;
(3) Het behoort tot een verscheidenheid aan geleidende materialen met elektrische geleidbaarheid en afschermende eigenschappen tegen elektromagnetische golven, en elektrische geleidbaarheid en afschermende eigenschappen tegen elektromagnetische golven.(4) Het heeft een uitstekende röntgendoorlaatbaarheid en er kan een geschikte structuur worden ontworpen afhankelijk van het doel.
In 2007 was Japan de belangrijksteLeverancier van koolstofvezelsToray Co., Ltd. werkte samen met Nissan Motor en andere bedrijven om geavanceerde materialen te ontwikkelen met behulp van koolstofvezel, die het gewicht van de belangrijkste onderdelen van de auto, zoals het chassis, aanzienlijk kunnen verminderen.De nieuwe technologie vermindert het totale gewicht van de auto met 10% en verbetert het brandstofverbruik met 4% tot 5%.Bovendien is de slagvastheid 1,5 maal die van conventionele.De fabrikanten zijn van plan de nieuwe technologie over drie jaar ook in bedrijfsvoertuigen te introduceren.De nieuwe technologie belooft de omschakeling van op staal gerichte auto-grondstoffen te versnellen tegen de achtergrond van strengere regelgeving op het gebied van brandstofrekeningen om de uitstoot van broeikasgassen over de hele wereld terug te dringen.
2.Toepassing van koolstofvezel
Koolstofvezel is een algemene term voor vezels met een koolstofgehalte van meer dan 90% en is genoemd naar het hoge koolstofgehalte.Koolstofvezel heeft verschillende uitstekende eigenschappen van elementaire koolstof, zoals een klein soortelijk gewicht, hittebestendigheid, thermische schokbestendigheid, chemische weerstand en geleidbaarheid, enz. Het heeft vezelverstrengeling en uitstekende mechanische eigenschappen.In het bijzonder zijn de specifieke sterkte en specifieke elastische modulus hoog, en is het bestand tegen een hoge temperatuur van 2000 onder de voorwaarde dat zuurstof wordt geïsoleerd.Het is een belangrijke industriële glasvezelgrondstofen is geschikt voor het versterken van composietmaterialen, ablatiematerialen en warmte-isolatiematerialen.Dit is een nieuw materiaal dat begin jaren zestig is ontwikkeld en inmiddels een onmisbaar nieuw materiaal is geworden in de moderne samenleving.
Onder de vrijetijdsproducten is de eerste toepassing van PAN-koolstofvezel de hengel.Momenteel bedraagt de jaarlijkse productie van koolstofvezelhengels in de wereld ongeveer 12 miljoen, en de hoeveelheid gebruikte koolstofvezel ongeveer 1.200 ton.De toepassing van koolstofvezel in golfclubs begon in 1972. Momenteel is de jaarlijkse productie van fibra de carbongolfclubs in de wereld zijn ongeveer 40 miljoen flessen, en de hoeveelheid koolstofvezel is gelijk aan 2.000 ton.De toepassing van tennisrackets begon in 1974. Nu produceerde de wereld vorig jaar ongeveer 4,5 miljoen koolstofvezelrackets, en voor het gebruik van koolstofvezel is ongeveer 500 ton nodig.Koolstofvezel wordt onder andere ook veel gebruikt in ski's, sneeuwboten, skistokken, honkbalknuppels, wegspellen en watersporten.
Het erkent het lichte gewicht, de vermoeidheidsweerstand, de corrosieweerstand en andere eigenschappen van koolstofvezel en wordt veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaartindustrie.Op het gebied van de ruimtevaart zijn koolstofvezels met hoge modulus gebruikt in kunstmatige satellieten vanwege hun lichte gewicht (stijfheid) en thermische geleidbaarheid en maatvastheid.De afgelopen jaren zijn ze gebruikt in communicatiesatellieten zoals iridium.
De vormmassa wordt hoofdzakelijk in de vorm van kunststof in de thermoplastische hars gemengdglasvezel gehakte strengen, wat het effect heeft van versterking, antistatische en elektromagnetische golfafscherming, en wordt veel gebruikt in huishoudelijke apparaten, kantoorapparatuur, halfgeleiders en aanverwante velden.
3. Productiestatus van koolstofvezelproducten in mijn land
De productie en het gebruik van koolstofvezels in mijn land bevinden zich nog in een beginstadium.De productiecapaciteit van binnenlandse koolstofvezels vertegenwoordigt slechts ongeveer 0,4% van de totale productiehoogwaardige koolstofvezeldoekin de wereld, en meer dan 90% van de binnenlandse consumptie is afhankelijk van import.De kwaliteit van de PAN-voorloper is altijd het knelpunt geweest dat de grootschalige productie van de koolstofvezelindustrie in mijn land beperkt.Omdat koolstofvezel lange tijd als een strategisch materiaal werd beschouwd, zijn de ontwikkelde landen bovendien gesloten voor de buitenwereld.Daarom zijn experts uit de industrie van mening dat het versterken van fundamenteel onderzoek de basis is van innovatie en de fundamentele manier om de binnenlandse koolstofvezelindustrie te ontwikkelen.
Mijn land begon van de jaren zestig tot de jaren zeventig koolstofvezel te bestuderen en hield bijna gelijke tred met de wereld.Na meer dan 30 jaar hard werken heeft het Japanse Toray Company koolstofvezelproducten ontwikkeld die dicht bij het T300-niveau liggen, maar de output en kwaliteit kunnen niet voldoen aan de binnenlandse vraag, die ver verwijderd is van die uit het buitenland.Vergeleken met het internationale geavanceerde niveau zijn de resterende problemen van binnenlandse koolstofvezels lage koolstofvezelsterkte, slechte uniformiteit en stabiliteit, en het ontwikkelingsniveau ligt bijna 20 tot 30 jaar achter op dat van geavanceerde landen, en de productieschaal is klein, technische uitrusting is achterlijk en de productie-efficiëntie is slecht.
Momenteel bedraagt de productiecapaciteit van fibra de carbon pret in de wereld ongeveer 35.000 ton, en de jaarlijkse vraag op de Chinese markt bedraagt ongeveer 6.500 ton.Het is een grote verbruiker van koolstofvezels.De Chinese koolstofvezelproductie bedroeg in 2007 echter slechts ongeveer 200 ton, en het waren voornamelijk producten met lage prestaties.Het grootste deel van de industrie is afhankelijk van import, en de prijs is erg duur.De standaard T300-markt ontbeert bijvoorbeeld technische ondersteuning met onafhankelijke intellectuele eigendomsrechten, en binnenlandse ondernemingen hebben de volledige koolstofvezelkerntechnologie nog niet onder de knie.De kwaliteit, technologie en productieschaal van koolstofvezel in mijn land zijn heel anders dan die in het buitenland.Onder hen wordt de hoogwaardige koolstofvezeltechnologie gemonopoliseerd en geblokkeerd door Japan en westerse landen.Daarom duurt het een lang proces om de lokalisatie van koolstofvezel te realiseren.Door het gebrek aan markt is er de afgelopen jaren in China sprake geweest van een ‘koolstofvezelkoorts’ en zijn veel wetenschappelijke onderzoeksinstituten en bedrijven begonnen met koolstofvezelonderzoek en industrialisatieprojecten van duizend ton.
#Materialen van koolstofvezel#Polymeer composiet glasvezelmateriaal#Leverancier van koolstofvezels#glasvezel gehakte strengen#hoogwaardige koolstofvezeldoek
Posttijd: 27 oktober 2022