1. Komposit serat karbon terutamanya terdiri daripada polyacrylonitrile - gentian karbon berasaskan dan resin - matriks, dengan kelebihan prestasi yang signifikan
Serat karbon adalah bahan karbon filamen, yang diperbuat daripada gentian matriks organik seperti polyacrylonitrile (atau asfalt, viscose) dengan tinggi - kaedah penguraian suhu di bawah gas lengai pada suhu di atas 1000 darjah celsius (hasilnya adalah penyingkiran 3 polimer tinggi dengan kandungan karbon lebih dari 90%
Serat karbon mempunyai sifat mekanikal yang sangat baik, dan graviti spesifiknya kurang daripada 1/4 dari keluli. Kekuatan tegangan komposit serat karbon umumnya melebihi 3500mpa, iaitu 7 - 9 kali keluli. Ia adalah serat dengan kekuatan spesifik tertinggi dan modulus spesifik tertinggi di antara gentian prestasi- yang tinggi yang dihasilkan dalam kuantiti yang besar, dan mempunyai ketumpatan rendah, rintangan kakisan, rintangan suhu tinggi, rintangan geseran, rintangan keletihan, pengurangan getaran tinggi, bukan magnet tetapi ia mempunyai ciri-ciri kesan perisai elektromagnet, dan merupakan bahan strategik yang penting untuk pembangunan industri pertahanan dan ketenteraan negara dan ekonomi negara. Ia digunakan secara meluas dalam industri ketenteraan, aeroangkasa, barangan sukan, industri kereta, peralatan tenaga, peralatan perubatan, jentera kejuruteraan, pengangkutan, pembinaan dan tetulang strukturnya.
Serat karbon boleh diklasifikasikan mengikut dimensi yang berbeza seperti jenis prekursor, kaedah pembuatan, dan prestasi. Menurut jenis prekursor, serat karbon boleh diklasifikasikan ke dalam polyacrylonitrile (pan) -, berasaskan asfalt -, dan viscose - serat karbon berasaskan. Antaranya, serat karbon berasaskan polyacrylonitrile - mempunyai kelebihan kualiti produk siap, proses mudah, dan sifat mekanik produk yang sangat baik. Sejak kedatangannya pada tahun 1960 -an, ia telah dengan cepat menduduki kedudukan arus perdana, menyumbang lebih daripada 90% daripada jumlah serat karbon. Pada masa ini, serat karbon umumnya merujuk kepada serat karbon berasaskan pan -.
Menurut bilangan gentian, serat karbon boleh dibahagikan kepada tunda kecil dan tunda besar, dan mengikut sifat mekanikal, model kekuatan tinggi {{2} Serat karbon tunda kecil pada mulanya 1K, 3K, dan 6K, dan secara beransur -ansur berkembang menjadi 12K dan 24K. Ia digunakan terutamanya di bidang teknologi tinggi - seperti pertahanan negara dan industri ketenteraan, serta produk sukan dan rekreasi, seperti pesawat, peluru berpandu, roket, satelit, peralatan memancing, kelab golf, raket tenis, dan sebagainya. dan kesihatan, elektromekanik, kejuruteraan awam, pengangkutan dan tenaga, dll.
Bahan komposit serat karbon terdiri daripada bahan matriks dan bahan tetulang serat karbon. Melalui pelengkap bersama bahan matriks dan serat karbon dalam prestasi, kesan sinergistik dihasilkan. Prestasi komprehensif bahan komposit serat karbon adalah lebih baik daripada bahan komponen asal dan memenuhi pelbagai keperluan. Bahan komposit serat karbon mempunyai ciri -ciri berat ringan, sifat mekanikal yang baik, reka bentuk struktur fleksibel, prestasi laras, sumber yang luas, dan kos rendah. Mereka memainkan peranan penting dalam pembangunan pertahanan dan tentera negara, dan telah digunakan secara meluas dalam pelbagai pesawat, pesawat, peluru berpandu, kenderaan pelancaran, dan satelit.
Dalam bahan komposit serat karbon, bahan matriks terutamanya resin - berasaskan, menyumbang lebih daripada 90% bahagian pasaran. Bahan matriks dibahagikan kepada dua kategori: logam logam dan bukan -. Matriks logam yang biasa digunakan ialah aluminium, magnesium, tembaga, titanium dan aloi mereka, dan matriks logam bukan {}} {7} Saham Pasaran Komposit Serat Karbon.
2. Setelah dua gelombang pembangunan, medan aplikasi terus berkembang
Perkembangan serat karbon berasal dari tahun 1950 -an dan 1960 -an. Amerika Syarikat, Jepun, dan United Kingdom adalah yang pertama membangunkan proses pengeluaran serat karbon. Pada tahun 1958, Roger Bacon dari Union Carbide Corporation di Amerika Syarikat memanaskan rayon di Argon dan secara tidak sengaja menghasilkan serat karbon. Sejak itu, potensi bahan serat karbon secara beransur -ansur diiktiraf. Pada tahun 1960, Richard Millington dari Hithompson Fiberglass Company (USA) membangunkan satu kaedah untuk meningkatkan kandungan karbon dalam gentian rayon hingga 99wt%. Pada tahun 1960 -an, syarikat -syarikat Jepun dan British mengetuai perkembangan teknologi makmal polyacrylonitrile (pan) - pengeluaran serat karbon berasaskan. Pada tahun 1959, Akio Shindo dari Institut Teknologi Kejuruteraan Osaka di Jepun berjaya menghasilkan serat karbon dengan kandungan karbon kira -kira 55wt% menggunakan kaedah kos rendah -; Toray Industries of Jepun Percubaan - menghasilkan serat karbon pan pada tahun 1964 dan menandatangani perjanjian lesen untuk proses PAN dengan Institut Kejuruteraan Osaka pada tahun 1970. W. Watt, Ln Phillips dan W. Johnson dari Perbadanan Pesawat Diraja Seterusnya, Perbadanan Penyelidikan dan Pembangunan Kebangsaan United Kingdom memberikan lesen untuk proses untuk Rollsroyce, Morganite dan Courtaulds.
Industri bahan komposit serat karbon bermula pada tahun 1970 -an dan 1980 -an. Dalam pembangunan teknologi pembuatan serat karbon, Amerika Syarikat, United Kingdom dan Jepun telah bekerjasama rapat. Pada tahun 1970, Toray menandatangani perjanjian kerjasama dengan Union Carbide Corporation di Amerika Syarikat, memperoleh teknologi pengkarbonan Union Carbide Corporation Amerika Syarikat, dan Union Carbide Corporation di Amerika Syarikat mewakili produk serat karbon Toray. Pada tahun 1971, Toray menubuhkan barisan pengeluaran serat karbon 12 - dan mula menghasilkan serat karbon T300, dan melancarkan produk komposit serat karbon komersil pertama - rod memancing pada tahun 1972. Seterusnya, pengeluar pesawat seperti Boeing dan Airbus mula meneroka penggunaan komposit serat karbon. Pada tahun 1982, Boeing 757, Boeing 767 dan Space Shuttle mula menggunakan serat karbon T300. CFRP telah memasuki aplikasi kejuruteraan struktur aeroangkasa, termasuk pesawat tentera dan awam. Pada tahun 1980-an, dengan kapasiti pengeluaran baris - tunggal 1,000 tan/tahun, Toray pada dasarnya menyedari sebahagian besar siri produknya yang sedia ada, iaitu T300 awal, T800 dan T1000 pertengahan, dan M60J kemudian. Dengan penggunaan komposit serat karbon yang meluas dalam komponen pesawat, pengeluaran serat karbon kumulatif Toray melebihi 10,000 tan pada tahun 1988.
Komposit serat karbon telah mengalami dua gelombang permintaan, yang pertama didorong oleh medan aeroangkasa. Gelombang pertama penggunaan komposit gentian karbon muncul pada tahun 1990 -an dan 2000 -an, apabila pengeluar pesawat awam berjaya dan secara beransur -ansur menggunakan lebih banyak bahan komposit serat karbon untuk mengeluarkan pesawat pesawat, dengan itu memenuhi keperluan syarikat penerbangan untuk mengurangkan penggunaan bahan api, mengurangkan pelepasan dan kos penyelenggaraan. Pada tahun 1990, CFRP Prepreg Toray digunakan oleh Boeing untuk struktur pesawat utama Boeing 777. Pada tahun 2003, Boeing melancarkan projek Boeing 787, menggunakan sejumlah besar CFRP (50wt%) dalam struktur dan struktur utama; Pada tahun 2005, Airbus melancarkan projek A350 XWB, yang juga menggunakan sejumlah besar 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) serat karbon, dan kapasiti pengeluaran serat karbonnya akan meningkat kepada 35,000 tan/tahun.