1.
Karbonfiber er et filamentært karbonmateriale, laget av organiske matrisefibre som polyakrylonitril (eller asfalt, viskose) med høy - temperaturdekomponeringsmetode under inert gass ved en temperatur, og er en diameter på en diameter på en diameter på en diameter av en diameter på en diameter på en diameter { høy-polymer med et karboninnhold på mer enn 90%
Karbonfiber har utmerkede mekaniske egenskaper, og dens spesifikke tyngdekraft er mindre enn 1/4 av stål. Strekkfastheten til karbonfiberkompositter er vanligvis over 3500MPa, som er 7 - 9 ganger stål. Det er fiberen med høyest spesifikk styrke og høyest spesifikk modul blant de høye - ytelsesfibrene som for tiden er produsert i store mengder, og har lav tetthet, korrosjonsmotstand, høy temperaturmotstand, friksjonsmotstand, utmattelse, lavt termi -vibrasjon, høy elektrisk og høy elektrisk -termal ledningsevne {{8 {8 mulig { Ikke-magnetisk, men det har egenskapene til elektromagnetisk skjermingseffekt, og er et viktig strategisk materiale for utvikling av nasjonalt forsvar og militær industri og nasjonal økonomi. Det er mye brukt i militær industri, romfart, sportsvarer, bilindustri, energiutstyr, medisinsk utstyr, ingeniørmaskiner, transport, konstruksjon og dens strukturelle forsterkning.
Karbonfiber kan klassifiseres i henhold til forskjellige dimensjoner som forløpertype, produksjonsmetode og ytelse. I henhold til typen forløper kan karbonfiber klassifiseres i polyakrylonitril (PAN) - basert, asfalt - basert, og viskose - basert karbonfiber. Blant dem har polyakrylonitril - basert karbonfiber fordelene med utmerket ferdig produktkvalitet, enkel prosess og utmerkede mekaniske egenskaper. Siden dens advent på 1960 -tallet har den raskt okkupert mainstream -posisjonen, og utgjør mer enn 90% av den totale karbonfiberen. For tiden refererer karbonfiber generelt til PAN - basert karbonfiber.
I henhold til antall fibre kan karbonfiber deles inn i små slep og store slep, og i henhold til mekaniske egenskaper kan polyakrylonitril- basert karbonfiber deles inn i fire kategorier: høy - styrke type, høy -}} Liten slepekarbonfiber var opprinnelig 1K, 3K og 6K, og utviklet seg gradvis til 12K og 24K. Det brukes hovedsakelig i høye - teknologifelt som nasjonalt forsvars- og militærindustri, samt sport og fritidsprodukter, som fly, missiler, raketter, satellitter, fiskeutstyr, golfklubber, tennis rackets osv. Botter. og helse, elektromekanisk, sivilingeniør, transport og energi, etc.
Karbonfiberkomposittmaterialer er sammensatt av matriksmaterialer og karbonfiberforsterkningsmaterialer. Gjennom gjensidig komplementering av matriksmaterialer og karbonfiber i ytelse, produseres en synergistisk effekt. Den omfattende ytelsen til karbonfiberkomposittmaterialer er bedre enn for de opprinnelige komponentmaterialene og oppfyller forskjellige krav. Karbonfiberkomposittmaterialer har egenskapene til lett vekt, gode mekaniske egenskaper, fleksibel strukturell design, justerbar ytelse, brede kilder og lave kostnader. De spiller en viktig rolle i utviklingen av nasjonalt forsvar og militær, og har blitt mye brukt i forskjellige fly, droner, missiler, lanseringskjøretøyer og satellitter.
I karbonfiberkomposittmaterialer er matriksmaterialet hovedsakelig harpiks - basert, og står for mer enn 90% av markedsandelen. Matriksmaterialet er delt inn i to kategorier: metall og ikke - metall. Den ofte brukte metallmatrisen er aluminium, magnesium, kobber, titan og deres legeringer, og ikke - metallmatrisen er hovedsakelig syntetisk harpiks, gummi, keramikk, grafitt, karbon, etc. for tiden, kullbonet ( Fiber Composite markedsandel.
2. etter to utviklingsbølger fortsetter applikasjonsfeltet å utvide
Utviklingen av karbonfiber oppsto på 1950- og 1960 -tallet. USA, Japan og Storbritannia var de første som utviklet produksjonsprosesser for karbonfiber. I 1958 oppvarmet Roger Bacon fra Union Carbide Corporation i USA Rayon i Argon og produserte ved et uhell karbonfiber. Siden den gang har potensialet til karbonfibermaterialer gradvis blitt anerkjent. I 1960 utviklet Richard Millington fra Hithompson glassfiber Company (USA) en metode for å øke karboninnholdet i Rayon -fibre til 99WT%. På 1960 -tallet ledet japanske og britiske selskaper laboratorieteknologiutviklingen av polyakrylonitril (PAN) - basert karbonfiberproduksjon. I 1959 produserte Akio Shindo fra Osaka Institute of Engineering Technology i Japan med suksess karbonfiber med et karboninnhold på omtrent 55wt% ved bruk av en lav - kostnadsmetode; Toray Industries of Japan Trial - produserte Pan Carbon Fiber i 1964 og signerte en lisensavtale for PAN -prosessen med Osaka Institute of Engineering Technology i 1970. W. Watt, Ln Phillips og W. Johnson fra Royal Aircraft Corporation of the United Kingdom anvendte seg for en patent på Carbon Fiber Manufacturing Process ved bruk av Pan Fibs Fibers i Pates i Carbon Fiber Producturing Process ved bruk av Pan Fibs ved å bruke Panbers for å bruke Panbers i Pancraft i Pancraft Corporation i Storbritannia. Deretter innvilget National Research and Development Corporation i Storbritannia lisenser for prosessen til Rollsroyce, Morganite og Courtaulds.
Karbonfiberkomposittmaterialindustrien begynte på 1970- og 1980 -tallet. I utviklingen av karbonfiberproduksjonsteknologi har USA, Storbritannia og Japan jobbet tett sammen. I 1970 signerte Toray en samarbeidsavtale med Union Carbide Corporation i USA, og oppnådde karboniseringsteknologien til Union Carbide Corporation i USA, og Union Carbide Corporation i USA representerte Torays karbonfiberprodukter. I 1971 etablerte Toray en 12 - tonn karbonfiberproduksjonslinje og begynte å produsere T300 karbonfiber, og lanserte det første kommersielle karbonfiberkomposittproduktet - fiskestang i 1972. Oljekrisen i 1973 gjorde det presserende for fly for å redusere vekten av fuselen til å redusere drivstoffforbruket. Deretter begynte flyprodusenter som Boeing og Airbus å utforske påføringen av karbonfiberkompositter. I 1982 begynte Boeing 757, Boeing 767 og romfergen å bruke T300 karbonfiber. CFRP har gått inn i teknisk anvendelse av luftfartsstrukturer, inkludert militære og sivile fly. På 1980-tallet, med en enkelt - linjeproduksjonskapasitet på 1000 tonn/år, har Toray i utgangspunktet realisert det meste av sin eksisterende produktserie, nemlig den tidlige T300, Midt-sikt T800 og T1000, og den senere M60J. Med den utbredte påføringen av karbonfiberkompositter i flymomponenter, oversteg Torays kumulative karbonfiberproduksjon 10.000 tonn innen 1988.
Karbonfiberkompositter har opplevd to bølger av etterspørsel, den første drevet av luftfartsfeltet. Den første bølgen av påføring av karbonfiberkompositter dukket opp på 1990- og 2000 -tallet, da sivile flyprodusenter med suksess og gradvis brukte mer karbonfiberkomposittmaterialer for å produsere flyfusk, og dermed oppfylle flyselskapenes krav for å redusere drivstofforbruket, redusere CO2 -utslipp og vedlikehold. I 1990 ble Torays CFRP Prepreg brukt av Boeing for hovedkroppsstrukturen til Boeing 777. I 2003 lanserte Boeing Boeing 787 -prosjektet, ved bruk av en stor mengde CFRP (50WT%) i flykroppen og hovedstrukturen; I 2005 lanserte Airbus A350 XWB -prosjektet, som også brukte en stor mengde CFRP (53WT%).
The second wave of demand for carbon fiber composites was driven by non-aerospace industries. Since the 2010s, the application of carbon fiber composites has expanded dramatically from aerospace to non-aerospace industrial uses, and is characterized by large quantities and low costs. In 2007, Zoltek cooperated with wind turbine OEM Vestas to use carbon fiber in wind turbine blades. Compared with blades made of glass fiber composites, the use of carbon fiber composites in 60-meter-long blades is expected to reduce weight by 38%, reduce costs by 14%, and extend blade life. In 2014, Toray acquired Zoltek, a world-leading supplier of large-tow (>50k) Karbonfiber, og dens produksjonskapasitet for karbonfiber vil øke til 35 000 tonn/år.