Mae cynhyrchion ffibr carbon yn cael eu dosbarthu'n eang yn ein bywydau. Mae ffibr carbon yn ddeunydd da ar gyfer gwneud llawer o angenrheidiau dyddiol. Felly, beth yw ffibr carbon? Beth yw nodweddion ffibr carbon? Beth yw manteision ffibr carbon o'i gymharu â deunyddiau cyffredin eraill?
Mewn gwirionedd, mae yna lawer o fathau o ffibr carbon. Felly, beth yw'r categorïau o ffibr carbon? Beth yw manteision a nodweddion gwahanol gategorïau?
Beth yw ffibr carbon?
Mae ffibr carbon (CF yn fyr) yn fath newydd o ddeunydd ffibr gyda chryfder uchel a ffibr modwlws uchel gyda chynnwys carbon o fwy na 95%. Mae'n ddeunydd graffit microcrystalline a geir trwy garboneiddio a graffiteiddio ffibrau organig fel microgrisialau graffit naddion wedi'u pentyrru ar hyd cyfeiriad echelinol y ffibr. Mae ffibr carbon yn "feddal y tu allan ac yn galed y tu mewn". Mae'n ysgafnach nag alwminiwm metel, ond mae ei gryfder yn uwch na dur. Mae ganddo nodweddion ymwrthedd cyrydiad a modwlws uchel. Mae'n ddeunydd pwysig mewn amddiffyn cenedlaethol, diwydiant milwrol a defnydd sifil. Mae ganddo nid yn unig nodweddion cynhenid cynhenid deunyddiau carbon, ond mae ganddo hefyd feddalwch a phrosesadwyedd ffibrau tecstilau. Mae'n genhedlaeth newydd o ffibr atgyfnerthu.
Mae gan ffibr carbon lawer o briodweddau rhagorol. Mae gan ffibr carbon gryfder echelinol uchel a modwlws, dwysedd isel, perfformiad penodol uchel, dim ymgripiad, ymwrthedd tymheredd uchel iawn mewn amgylchedd nad yw'n ocsideiddio, ymwrthedd blinder da, gwres penodol a dargludedd rhwng metel a metel nad ydynt, cyfernod ehangu thermol bach ac anisotropi, ymwrthedd cyrydiad da a thrawsyriant pelydr-X da. Dargludedd trydanol a thermol da, cysgodi electromagnetig da, ac ati O'i gymharu â ffibr gwydr traddodiadol, mae gan ffibr carbon fodwlws Young o fwy na 3 gwaith yn fwy na ffibr gwydr traddodiadol, ac o'i gymharu â ffibr Kevlar, mae modwlws Young tua 2 waith yn fwy na ffibr gwydr traddodiadol. Mae'n anhydawdd ac nid yw'n-chwydd mewn toddyddion organig, asidau ac alcalïau, ac mae ganddo ymwrthedd cyrydiad rhagorol. Beth yw'r categorïau o ffibr carbon? Gellir rhannu ffibr carbon yn ffibr carbon polyacrylonitrile, ffibr carbon 1K, ffibr carbon wedi'i wneud o asffalt, viscose, ffibr carbon wedi'i seilio ar ffenolig, ffibr carbon wedi'i seilio ar ffenolig, ac anwedd -ffibr carbon wedi'i dyfu yn ôl ffynhonnell deunyddiau crai. Gellir ei rannu'n fodel cyffredinol -diben, uchel-cryfder, canolig{22}}modwlws uchel-cryfder, uchel-model ac uwch-uchel-fodelu ffibr carbon yn ôl perfformiad, a'i rannu'n ffilament, ffibr byr a ffibr byr yn ôl cyflwr. Yn ôl priodweddau mecanyddol, gellir ei rannu'n fathau {-diben cyffredinol a pherfformiad uchel. Cryfder -ffibr carbon pwrpas cyffredinol yw 1000 MPa ac mae'r modwlws tua 100 GPa. Rhennir ffibr carbon perfformiad uchel yn fath cryfder uchel (cryfder 2000 MPa, modwlws 250 GPa) a math uchel (modwlws 300 GPa neu fwy). Gelwir cryfder mwy na 4000 MPa hefyd yn fath cryfder uchel iawn; gelwir modwlws sy'n fwy na 450 GPa yn fodel uwch-uchel.
Gyda datblygiad y diwydiannau awyrofod a hedfan, mae ffibr carbon cryfder uchel ac uchel hefyd wedi ymddangos, gydag elongation o fwy na 2%. Y ffibr carbon polyacrylonitrile a ddefnyddir fwyaf yw PAN.
Mae mwy na 90% o'r ffibrau carbon ar y farchnad yn ffibrau carbon wedi'u seilio ar PAN yn bennaf.
Oherwydd nad yw gorchudd dirgel ffibr carbon wedi'i ddadorchuddio'n llwyr, ni all pobl ddefnyddio carbon neu graffit yn uniongyrchol i'w wneud. Dim ond rhywfaint o garbon-sy'n cynnwys ffibrau organig (fel neilon, acrylig, rayon, ac ati) y gallant ei ddefnyddio fel deunyddiau crai, a chyfuno ffibrau organig â resinau plastig i garboneiddio a gwneud ffibrau carbon.
PAN-ffibr carbon seiliedig
Mae'r broses gynhyrchu o ffibr carbon sy'n seiliedig ar PAN yn bennaf yn cynnwys dwy broses: cynhyrchu rhagflaenydd a charboneiddio rhagflaenol: yn gyntaf, trwy gyfres o brosesau fel polymerization a nyddu acrylonitrile, caiff ei brosesu i mewn i ffibr polyacrylonitrile neu rhagflaenydd o'r enw "mam", a gosodir y rhagflaenwyr hyn mewn ffwrnais ocsideiddio ar gyfer ocsideiddio a ffwrnais carbon ar 200 gradd, a 200 gradd mewn ffwrnais carbon. perfformir prosesau eraill ar dymheredd o 1000 i 2000 gradd C i wneud ffibr carbon.
Ffibr carbon wedi'i seilio ar asffalt-
Dyfeisiodd yr Unol Daleithiau yr asffalt mesoffas metel sylfaen sy'n cynnwys y ffibr carbon asffalt tecstilau. Ar ôl i'r rhagflaenydd gael ei sefydlogi a'i garbonio, cryfder tynnol y ffibr carbon yw 3.5G Pa a'r modwlws yw 252G Pa; Mae Ffrainc wedi datblygu ffibr carbon sy'n seiliedig ar fesoffas sy'n gwrthsefyll gwres ac yn ddargludol iawn, ac mae Gwlad Pwyl wedi datblygu dull newydd ar gyfer ffibr carbon wedi'i orchuddio â metel. Er enghraifft, mae ffibr carbon wedi'i seilio ar gopr wedi'i orchuddio â asffalt yn cael ei wneud trwy ddull cymysgu. Yn gyntaf, mae halen copr yn cael ei gymysgu â thar glo isotropig, mae nyddu allgyrchol yn cael ei berfformio, ei sefydlogi yn yr aer a'i drin mewn hydrogen tymheredd uchel i gael ffibr carbon copr aloi. Mae gallu cynhyrchu ffibr carbon wedi'i seilio ar asffalt yn y byd yn gymharol fach. Dechreuwyd ymchwil a datblygiad domestig o ffibr carbon wedi'i seilio ar asffalt yn gynharach, ond mae bwlch mawr mewn datblygu, cynhyrchu a chymhwyso o gymharu â gwledydd tramor.
Rhennir ffibr carbon yn ddau gategori yn ôl gwahanol fanylebau cynnyrch: gradd awyrofod a gradd ddiwydiannol, a elwir hefyd yn tynnu bach a thynnu mawr. Fel arfer gelwir ffibr carbon uwchlaw 48K yn ffibr carbon tynnu mawr, gan gynnwys 360K a 480K. Roedd ffibr carbon gradd awyrofod yn 3K yn y cyfnod cynnar yn bennaf, a datblygodd yn raddol i 12K a 24K. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn diwydiant amddiffyn cenedlaethol a milwrol a thechnoleg uchel, yn ogystal â chynhyrchion chwaraeon a hamdden, megis awyrennau, taflegrau, rocedi, lloerennau, gwiail pysgota, clybiau a racedi. Mae ffibr carbon gradd ddiwydiannol yn cael ei ddefnyddio mewn gwahanol ddiwydiannau sifil, gan gynnwys: tecstilau, meddygaeth ac iechyd, electromecanyddol, peirianneg sifil, cludiant ac ynni.
,
