Els productes de fibra de carboni es distribueixen àmpliament a les nostres vides. La fibra de carboni és un bon material per fer moltes necessitats diàries. Aleshores, què és la fibra de carboni? Quines són les característiques de la fibra de carboni? Quins avantatges té la fibra de carboni en comparació amb altres materials habituals?
De fet, hi ha molts tipus de fibra de carboni. Aleshores, quines són les categories de fibra de carboni? Quins són els avantatges i característiques de les diferents categories?
Què és la fibra de carboni?
La fibra de carboni (CF per abreujar) és un nou tipus de material de fibra amb fibra de gran resistència i alt mòdul amb un contingut de carboni superior al 95%. És un material de grafit microcristal·lí obtingut mitjançant la carbonització i grafitització de fibres orgàniques com ara microcristalls de grafit en escates apilats al llarg de la direcció axial de la fibra. La fibra de carboni és "tova per fora i dura per dins". És més lleuger que l'alumini metàl·lic, però la seva resistència és més alta que l'acer. Té les característiques de resistència a la corrosió i alt mòdul. És un material important en la defensa nacional, la indústria militar i l'ús civil. No només té les característiques intrínseques inherents als materials de carboni, sinó que també té la suavitat i la processabilitat de les fibres tèxtils. És una nova generació de fibra de reforç.
La fibra de carboni té moltes propietats excel·lents. La fibra de carboni té una gran resistència axial i mòdul, baixa densitat, alt rendiment específic, sense fluïdesa, resistència a la temperatura ultra{-elevada en ambient no-oxidant, bona resistència a la fatiga, calor i conductivitat específica entre metall i no-metall, petit coeficient d'expansió tèrmica i anisotropia, bona resistència a la corrosió i bona transmissió- de raigs X. Bona conductivitat elèctrica i tèrmica, bon blindatge electromagnètic, etc. En comparació amb la fibra de vidre tradicional, la fibra de carboni té un mòdul de Young de més de 3 vegades el de la fibra de vidre tradicional, i en comparació amb la fibra de Kevlar, el mòdul de Young és aproximadament 2 vegades el de la fibra de vidre tradicional. És insoluble i no-infla en dissolvents orgànics, àcids i àlcalis, i té una resistència a la corrosió excepcional. Quines són les categories de fibra de carboni? La fibra de carboni es pot dividir en fibra de carboni-poliacrilonitril, fibra de carboni 1K-tub d'asfalt-fibra de carboni-fibra de carboni-viscosa, fibra de carboni-fenòlica-i vapor-depenent de la font de fibra de carboni cultivada. Es pot dividir en fibra de carboni d'ús general-, alta-resistència,-mòdul mitjà-alta-resistència,-alt-model i ultra-alt-model segons el rendiment, i es divideix en filaments, fibra curta i fibra de drecera segons l'estat-. Segons les propietats mecàniques, es pot dividir en tipus-de propòsit general i tipus-d'alt rendiment. La força de la fibra de carboni-general és de 1000 MPa i el mòdul és d'uns 100 GPa. La fibra de carboni d'alt rendiment-es divideix en tipus d'alta-resistència (resistència 2000 MPa, mòdul 250 GPa) i tipus alt (mòdul 300 GPa o més). La força superior a 4000 MPa també s'anomena tipus de resistència ultra-; un mòdul superior a 450 GPa s'anomena model ultra-alt.
Amb el desenvolupament de les indústries aeroespacial i de l'aviació, també ha aparegut fibra de carboni d'alta-resistència i d'alta-resistència, amb un allargament superior al 2%. La més utilitzada és la fibra de carboni a base de poliacrilonitril PAN-.
Més del 90% de les fibres de carboni del mercat són principalment fibres de carboni basades en PAN-.
Com que el misteriós vel de fibra de carboni no s'ha revelat completament, la gent no pot utilitzar directament carboni o grafit per fer-lo. Només poden utilitzar algunes fibres orgàniques-que contenen carboni (com ara niló, acrílic, raió, etc.) com a matèries primeres i combinen fibres orgàniques amb resines de plàstic per carbonitzar i fer fibres de carboni.
Fibra de carboni a base de PAN-
El procés de producció de fibra de carboni a base de PAN-inclou principalment dos processos: producció de precursors i carbonització de precursors: en primer lloc, a través d'una sèrie de processos com la polimerització i la filatura d'acrilonitril, es transforma en fibra de poliacrilonitril o precursor anomenat "mare", i aquests precursors es col·loquen en un forn d'oxidació per a l'oxidació a C, i després en carboni a un grau de carboni 30200. forn, carbonització i altres processos es realitzen a una temperatura de 1000 a 2000 graus C per fer fibra de carboni.
Fibra de carboni-basada en asfalt
Els Estats Units van inventar l'asfalt mesofase de metall base que conté fibra de carboni-basada en asfalt tèxtil. Després que el precursor estigui estabilitzat i carbonitzat, la resistència a la tracció de la fibra de carboni és de 3,5 G Pa i el mòdul és de 252 G Pa; França ha desenvolupat fibra de carboni a base d'asfalt mesofase-resistent a la calor-alta conductivitat i alta conductivitat, i Polònia ha desenvolupat un nou mètode per a la fibra de carboni-revestida de metall. Per exemple, la fibra de carboni-revestida d'asfalt-de coure es fa mitjançant un mètode de barreja. En primer lloc, la sal de coure es barreja amb quitrà de hulla isòtrop, es realitza una filatura centrífuga, s'estabilitza a l'aire i es tracta amb hidrogen a alta temperatura-per obtenir fibra de carboni de coure d'aliatge. La capacitat de producció mundial de fibra de carboni-basada en asfalt és relativament petita. La investigació i el desenvolupament nacionals de fibra de carboni-basada en asfalt van començar abans, però hi ha una gran bretxa en el desenvolupament, la producció i l'aplicació en comparació amb els països estrangers.
La fibra de carboni es divideix en dues categories segons les diferents especificacions del producte: grau aeroespacial i grau industrial, també conegut com a remolc petit i remolc gran. La fibra de carboni per sobre de 48K se sol anomenar fibra de carboni de remolc gran, incloent 360K i 480K. La fibra de carboni de grau-aeroespacial era principalment de 3K a les primeres fases i es va desenvolupar gradualment en 12K i 24K. S'utilitza principalment en la indústria militar i de defensa nacional i d'alta tecnologia, així com en productes esportius i d'oci, com ara avions, míssils, coets, satèl·lits, canyes de pescar, maces i raquetes. La fibra de carboni de grau industrial-s'utilitza en diferents indústries civils, com ara: tèxtil, medicina i salut, electromecànica, enginyeria civil, transport i energia.
,
