Características, aplicação e desenvolvimento da fibra de carbono

 

1.Características e propriedades da fibra de carbono

Materiais de fibra de carbono são pretos, duros, de alta resistência, peso leve e outros novos materiais com excelentes propriedades mecânicas.Sua gravidade específica é inferior a 1/4 do aço.A resistência à tração dos materiais compósitos de resina de fibra de carbono é geralmente acima de 35000MPa, 7,9 vezes a do aço.O módulo de elasticidade à tração está entre 230000MPa e 430000MPa.Portanto, a resistência específica do CFRP, ou seja, a relação entre a resistência do material e sua densidade, é superior a 20000MPa/(g/cm3), mas a resistência específica do aço A3 é de 590MPa/(g/cm3). módulo de elasticidade também é maior que o do aço.Quanto maior a resistência específica do material, menor o peso próprio da peça, quanto maior o módulo elástico específico, maior a rigidez da peça.Nesse sentido, ilustra-se a ampla perspectiva de aplicação da fibra de carbono na engenharia.Observando as excelentes propriedades de muitos materiais compósitos emergentes, como Material de fibra de vidro composto de polímero, materiais compósitos à base de metal e materiais compósitos à base de cerâmica, muitos especialistas prevêem que os materiais compósitos entrarão na era da aplicação generalizada de materiais a partir da era do aço.

fibra de carbono PAN e materiais compósitos de fibra de vidro:
(1) Propriedades mecânicas, menor densidade que o metal, peso leve;alto módulo, alta rigidez, alta resistência, alta resistência à fadiga, excelente resistência ao desgaste e lubricidade;excelente atenuação de vibração;
(2) Pequena resistência ao calor, estabilidade, coeficiente de expansão térmica, boa estabilidade dimensional, condutividade térmica;excelente resistência ao calor em gás inerte;
(3) Pertence a uma variedade de materiais condutores com propriedades de condutividade elétrica e proteção contra ondas eletromagnéticas, e propriedades de condutividade elétrica e proteção contra ondas eletromagnéticas.

(4) É excelente na transmissão de raios X, e uma estrutura apropriada pode ser projetada de acordo com a finalidade.

Em 2007, a principal empresa do Japão Fornecedor de fibra de carbono A Toray Co., Ltd. cooperou com a Nissan Motor e outras empresas para desenvolver materiais de ponta usando fibra de carbono, o que pode reduzir bastante o peso das partes principais do carro, como o chassi.A nova tecnologia reduz o peso total do carro em 10% e melhora o consumo de combustível em 4% a 5%.Além disso, a resistência ao impacto é 1,5 vezes maior que a convencional.Os fabricantes planejam trazer a nova tecnologia para veículos comerciais dentro de três anos.A nova tecnologia promete acelerar a transição de matérias-primas automotivas centradas no aço no contexto de regulamentos de contas de combustível mais rígidos para reduzir os gases de efeito estufa em todo o mundo

 

3. Status da produção de produtos de fibra de carbono em meu país

A produção e uso de fibra de carbono em meu país ainda está em estágio inicial.A capacidade de produção de fibra de carbono nacional representa apenas cerca de 0,4% da produção total de pano de fibra de carbono de alto desempenho do mundo, e mais de 90% do consumo interno depende de importações.A qualidade do precursor PAN sempre foi o gargalo que restringe a produção em larga escala da indústria de fibra de carbono em meu país.Além disso, como a fibra de carbono há muito é considerada um material estratégico, os países desenvolvidos estão fechados para o mundo exterior.Portanto, os especialistas do setor acreditam que o fortalecimento da pesquisa básica é a base da inovação e a forma fundamental de desenvolver a indústria doméstica de fibra de carbono.

Meu país começou a estudar a fibra de carbono dos anos 1960 aos anos 1970, quase acompanhando o ritmo do mundo.Após mais de 30 anos de trabalho árduo, a Toray Company do Japão desenvolveu produtos de fibra de carbono próximos ao nível T300, mas a produção e a qualidade não atendem à demanda doméstica, que está longe dos países estrangeiros.Em comparação com o nível avançado internacional, os problemas pendentes da fibra de carbono doméstica são a baixa resistência da fibra de carbono, baixa uniformidade e estabilidade, e o nível de desenvolvimento é quase 20 a 30 anos atrás dos países avançados, e a escala de produção é pequena, equipamento técnico está atrasado e a eficiência da produção é ruim.

Atualmente, o mundo fibra de carbono pret a capacidade de produção é de cerca de 35.000 toneladas, e a demanda anual no mercado chinês é de cerca de 6.500 toneladas.É um grande consumidor de fibra de carbono.No entanto, a produção de fibra de carbono da China em 2007 foi de apenas cerca de 200 toneladas, principalmente produtos de baixo desempenho.A maior parte da indústria depende de importações e o preço é muito caro.Por exemplo, o mercado T300 padrão carece de suporte técnico com direitos de propriedade intelectual independentes e as empresas nacionais ainda não dominam a tecnologia completa do núcleo de fibra de carbono.A qualidade, tecnologia e escala de produção de fibra de carbono no meu país são muito diferentes dos países estrangeiros.Entre eles, o fibra de carbono de alto desempenho a tecnologia é monopolizada e bloqueada pelo Japão e pelos países ocidentais.Portanto, é preciso um longo processo para realizar a localização da fibra de carbono.Devido à falta de mercado, houve uma 'febre da fibra de carbono' na China nos últimos anos, e muitos institutos de pesquisa científica e empresas iniciaram pesquisas de fibra de carbono e projetos de industrialização de mil toneladas.