Características, aplicación y desarrollo de la fibra de carbono.

Características, aplicación y desarrollo de la fibra de carbono.

1.Características y propiedades de la fibra de carbono.

 Materiales de fibra de carbono Son materiales negros, duros, de alta resistencia, livianos y otros nuevos con excelentes propiedades mecánicas.Su gravedad específica es inferior a 1/4 de la del acero.La resistencia a la tracción de los materiales compuestos de resina de fibra de carbono suele ser superior a 35.000 MPa, 7,9 veces mayor que la del acero.El módulo de elasticidad a la tracción está entre 230000 MPa y 430000 MPa.Por lo tanto, la resistencia específica del CFRP, es decir, la relación entre la resistencia del material y su densidad, está por encima de 20000 MPa/(g/cm3), pero la resistencia específica del acero A3 es de 590 MPa/(g/cm3). El módulo de elasticidad también es mayor que el del acero.Cuanto mayor sea la resistencia específica del material, menor será el peso propio de la pieza, mayor será el módulo elástico específico y mayor será la rigidez de la pieza.En este sentido, se ilustra la amplia perspectiva de aplicación de la fibra de carbono en la ingeniería.Al observar las excelentes propiedades de muchos materiales compuestos emergentes, como Material de fibra de vidrio compuesto de polímero., materiales compuestos a base de metal y materiales compuestos a base de cerámica, muchos expertos predicen que los materiales compuestos entrarán en la era de la aplicación generalizada de materiales desde la era del acero.

Materiales compuestos de fibra de carbono y fibra de vidrio PAN:

(1) Propiedades mecánicas, menor densidad que el metal, peso ligero;alto módulo, alta rigidez, alta resistencia, alta resistencia a la fatiga, excelente resistencia al desgaste y lubricidad;excelente atenuación de vibraciones;

(2) Pequeña resistencia al calor, estabilidad, coeficiente de expansión térmica, buena estabilidad dimensional, conductividad térmica;excelente resistencia al calor en gas inerte;

(3) Pertenece a una variedad de materiales conductores que tienen propiedades de conductividad eléctrica y protección de ondas electromagnéticas, y propiedades de conductividad eléctrica y protección de ondas electromagnéticas.(4) Tiene una excelente transmitancia de rayos X y se puede diseñar una estructura adecuada según el propósito.

En 2007, el principal paísProveedor de fibra de carbonoToray Co., Ltd. cooperó con Nissan Motor y otras empresas para desarrollar materiales de vanguardia utilizando fibra de carbono, que pueden reducir en gran medida el peso de las partes principales del automóvil, como el chasis.La nueva tecnología reduce el peso total del vehículo en un 10% y mejora el consumo de combustible entre un 4% y un 5%.Además, la resistencia al impacto es 1,5 veces mayor que la convencional.Los fabricantes tienen previsto llevar la nueva tecnología a los vehículos comerciales dentro de tres años.La nueva tecnología promete acelerar el cambio de materias primas automotrices centradas en el acero en un contexto de regulaciones más estrictas sobre la factura de combustible para reducir los gases de efecto invernadero en todo el mundo.

2.Aplicación de fibra de carbono.

  La fibra de carbono es un término general para fibras con un contenido de carbono superior al 90% y recibe su nombre por su alto contenido de carbono.La fibra de carbono tiene varias propiedades excelentes del carbono elemental, como pequeña gravedad específica, resistencia al calor, resistencia al choque térmico, resistencia química y conductividad, etc. Tiene entrelazamiento de fibras y excelentes propiedades mecánicas.En particular, su resistencia específica y su módulo elástico específico son altos y puede soportar una temperatura alta de 2000 bajo la condición de aislar oxígeno.Es una importante materia prima industrial de fibra de vidrio.y es adecuado para reforzar materiales compuestos, materiales de ablación y materiales de aislamiento térmico.Este es un nuevo material desarrollado a principios de la década de 1960 y ahora se ha convertido en un nuevo material indispensable en la sociedad moderna.

Entre los productos de ocio, la primera aplicación de la fibra de carbono PAN es la caña de pescar.En la actualidad, la producción anual mundial de cañas de pescar de fibra de carbono es de aproximadamente 12 millones y la cantidad de fibra de carbono utilizada es de aproximadamente 1.200 toneladas.La aplicación de fibra de carbono en palos de golf se inició en 1972. En la actualidad, la producción anual de fibra de carbonode palos de golf en el mundo son unos 40 millones de botellas, y la cantidad de fibra de carbono equivale a 2.000 toneladas.El uso de raquetas de tenis comenzó en 1974. Ahora, el mundo produjo alrededor de 4,5 millones de raquetas de fibra de carbono el año pasado, y el uso de fibra de carbono requiere alrededor de 500 toneladas.Entre otras cosas, la fibra de carbono también se utiliza mucho en esquís, botes de nieve, bastones de esquí, bates de béisbol, juegos de carretera y deportes marinos.

Al reconocer el peso ligero, la resistencia a la fatiga, la resistencia a la corrosión y otras propiedades de la fibra de carbono, se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial.En el campo de los vuelos espaciales, las fibras de carbono de alto módulo se han utilizado en satélites artificiales debido a su ligereza (rigidez) y conductividad térmica de estabilidad dimensional.En los últimos años se han utilizado en satélites de comunicaciones como el Iridium.

El compuesto de moldeo se mezcla principalmente con la resina termoplástica en forma dehebras cortadas de fibra de vidrio, que tiene el efecto de fortalecimiento, protección antiestática y de ondas electromagnéticas, y se usa ampliamente en electrodomésticos, equipos de oficina, semiconductores y campos relacionados.

3. Estado de producción de productos de fibra de carbono en mi país.

  La producción y uso de fibra de carbono en mi país aún se encuentra en una etapa inicial.La capacidad de producción de fibra de carbono nacional representa sólo alrededor del 0,4% de la producción total detela de fibra de carbono de alto rendimientoen el mundo, y más del 90% del consumo interno depende de las importaciones.La calidad del precursor del PAN siempre ha sido el cuello de botella que restringe la producción a gran escala de la industria de fibra de carbono en mi país.Además, debido a que la fibra de carbono se ha considerado durante mucho tiempo un material estratégico, los países desarrollados han estado cerrados al mundo exterior.Por lo tanto, los expertos de la industria creen que fortalecer la investigación básica es la base de la innovación y la forma fundamental de desarrollar la industria nacional de fibra de carbono.

Mi país comenzó a estudiar la fibra de carbono entre los años 1960 y 1970, casi a la par del mundo.Después de más de 30 años de arduo trabajo, la compañía japonesa Toray ha desarrollado productos de fibra de carbono cercanos al nivel T300, pero la producción y la calidad no pueden satisfacer la demanda interna, que está lejos de la de los países extranjeros.En comparación con el nivel avanzado internacional, los problemas pendientes de la fibra de carbono nacional son la baja resistencia de la fibra de carbono, la poca uniformidad y estabilidad, y el nivel de desarrollo está casi 20 a 30 años por detrás del de los países avanzados, y la escala de producción es pequeña, equipo técnico. está atrasado y la eficiencia de la producción es pobre.

En la actualidad, la capacidad de producción mundial de fibra de carbono pret es de unas 35.000 toneladas y la demanda anual en el mercado chino es de unas 6.500 toneladas.Es un gran consumidor de fibra de carbono.Sin embargo, la producción de fibra de carbono de China en 2007 fue sólo de unas 200 toneladas, y principalmente productos de bajo rendimiento.La mayor parte de la industria depende de las importaciones y el precio es muy caro.Por ejemplo, el mercado estándar del T300 carece de soporte técnico con derechos de propiedad intelectual independientes y las empresas nacionales aún no dominan toda la tecnología central de fibra de carbono.La calidad, la tecnología y la escala de producción de fibra de carbono en mi país son muy diferentes a las del extranjero.Entre ellos, la tecnología de fibra de carbono de alto rendimiento está monopolizada y bloqueada por Japón y los países occidentales.Por lo tanto, se necesita un largo proceso para lograr la localización de la fibra de carbono.Debido a la falta de mercado, en los últimos años ha habido una “fiebre de la fibra de carbono” en China, y muchos institutos y empresas de investigación científica han iniciado investigaciones sobre la fibra de carbono y proyectos de industrialización de miles de toneladas.

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