1. Mae cyfansoddion ffibr carbon yn cynnwys yn bennaf o polyacrylonitrile - ffibrau carbon wedi'u seilio ar fatricsau wedi'u seilio ar resin -, gyda manteision perfformiad sylweddol
Mae ffibr carbon yn ddeunydd carbon ffilamentaidd, wedi'i wneud o ffibrau matrics organig fel polyacrylonitrile (neu asffalt, viscose) gan ddull dadelfennu tymheredd uchel - o dan nwy anadweithiol ar dymheredd uwch na 1000 gradd Celsius (y canlyniad yw tynnu 5 elfennau) polymer uchel anorganig gyda chynnwys carbon o fwy na 90%
Mae gan ffibr carbon briodweddau mecanyddol rhagorol, ac mae ei ddisgyrchiant penodol yn llai nag 1/4 o ddur. Mae cryfder tynnol cyfansoddion ffibr carbon yn gyffredinol uwchlaw 3500MPA, sef 7 - 9 gwaith yn wahanol i ddur. Dyma'r ffibr sydd â'r cryfder penodol uchaf a'r modwlws penodol uchaf ymhlith y ffibrau perfformiad - uchel a gynhyrchir ar hyn o bryd mewn symiau mawr, ac mae ganddo ddwysedd isel, ymwrthedd cyrydiad, ymwrthedd tymheredd uchel, ymwrthedd ffrithiant, ymwrthedd blinder, gwanhau dirgryniad uchel, amlder trydanol uchel a thermol, uchel ei gyfernod, X - Treiddiad pelydr, heb fod yn magnetig ond mae ganddo nodweddion effaith cysgodi electromagnetig, ac mae'n ddeunydd strategol pwysig ar gyfer datblygu amddiffynfa genedlaethol a diwydiant milwrol ac economi genedlaethol. Fe'i defnyddir yn helaeth mewn diwydiant milwrol, awyrofod, nwyddau chwaraeon, diwydiant ceir, offer ynni, offer meddygol, peiriannau peirianneg, cludo, adeiladu a'i atgyfnerthu strwythurol.
Gellir dosbarthu ffibr carbon yn unol â gwahanol ddimensiynau megis math rhagflaenydd, dull gweithgynhyrchu a pherfformiad. Yn ôl y math o ragflaenydd, gellir dosbarthu ffibr carbon i mewn i polyacrylonitrile (Pan) - wedi'i seilio ar, asffalt - wedi'i seilio ar ffibr carbon wedi'i seilio ar viscose -. Yn eu plith, mae gan polyacrylonitrile - ffibr carbon wedi'i seilio ar fanteision ansawdd cynnyrch gorffenedig rhagorol, proses syml, ac eiddo mecanyddol cynnyrch rhagorol. Ers ei ddyfodiad yn y 1960au, mae wedi meddiannu'r safle prif ffrwd yn gyflym, gan gyfrif am fwy na 90% o gyfanswm y ffibr carbon. Ar hyn o bryd, mae ffibr carbon yn gyffredinol yn cyfeirio at Pan - ffibr carbon wedi'i seilio.
Yn ôl nifer y ffibrau, gellir rhannu ffibr carbon yn dynnu bach a thows mawr, ac yn ôl priodweddau mecanyddol, gellir rhannu polyacrylonitrile - ffibr carbon wedi'i seilio yn bedwar categori: math cryfder uchel {}}} Model uchel. Roedd ffibr carbon tynnu bach yn 1K, 3K, a 6K i ddechrau, ac fe'i datblygwyd yn raddol yn 12k a 24K. Fe'i defnyddir yn bennaf mewn meysydd technoleg - uchel fel diwydiant amddiffyn cenedlaethol a milwrol, yn ogystal â chynhyrchion chwaraeon a hamdden, megis awyrennau, taflegrau, rocedi, lloerennau, offer pysgota, clybiau golff, racedi tenis, ac ati, ac ac ati, mae Fibry, gan gynnwys 48K, fel arfer, yn cyfeirio at garbon, yn cyfeirio at garbon, yn cyfeirio at garbon, yn cyfeirio at garbon, yn cyfeirio at 48k, gan gynnwys 48K mewn meysydd diwydiannol, gan gynnwys tecstilau, meddygaeth ac iechyd, electromecanyddol, peirianneg sifil, cludo ac ynni, ac ati.
Mae deunyddiau cyfansawdd ffibr carbon yn cynnwys deunyddiau matrics a deunyddiau atgyfnerthu ffibr carbon. Trwy gyd -ategu deunyddiau matrics a ffibr carbon mewn perfformiad, cynhyrchir effaith synergaidd. Mae perfformiad cynhwysfawr deunyddiau cyfansawdd ffibr carbon yn well na pherfformiad y deunyddiau cydran gwreiddiol ac yn cwrdd â gofynion amrywiol. Mae gan ddeunyddiau cyfansawdd ffibr carbon nodweddion pwysau ysgafn, priodweddau mecanyddol da, dyluniad strwythurol hyblyg, perfformiad addasadwy, ffynonellau eang, a chost isel. Maent yn chwarae rhan bwysig yn natblygiad amddiffyn cenedlaethol a milwrol, ac fe'u defnyddiwyd yn helaeth mewn amryw o awyrennau, dronau, taflegrau, cerbydau lansio a lloerennau.
Mewn deunyddiau cyfansawdd ffibr carbon, mae'r deunydd matrics yn bennaf yn resin -, gan gyfrif am fwy na 90% o gyfran y farchnad. Rhennir y deunydd matrics yn ddau gategori: metel a metel nad yw'n -. Y matrics metel a ddefnyddir yn gyffredin yw alwminiwm, magnesiwm, copr, titaniwm a'u aloion, ac mae'r matrics metel nad ydynt yn - yn resin synthetig yn bennaf, rwber, cerameg, graffit, carbon, ac ati. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau ffibr carbon yn cael ei seilio ar fwy na phrif} 90% o gyfanswm cyfran y farchnad Cyfansawdd Ffibr Carbon.
2. Ar ôl dwy don o ddatblygiad, mae'r maes cais yn parhau i ehangu
Deilliodd datblygiad ffibr carbon yn y 1950au a'r 1960au. Yr Unol Daleithiau, Japan, a'r Deyrnas Unedig oedd y cyntaf i ddatblygu prosesau cynhyrchu ffibr carbon. Ym 1958, cynhesodd Roger Bacon o Union Carbide Corporation yn yr Unol Daleithiau Rayon yn Argon a chynhyrchu ffibr carbon ar ddamwain. Ers hynny, mae potensial deunyddiau ffibr carbon wedi'i gydnabod yn raddol. Ym 1960, datblygodd Richard Millington o Gwmni Gwydr Ffibr Hithompson (UDA) ddull i gynyddu'r cynnwys carbon mewn ffibrau rayon i 99wt%. Yn y 1960au, arweiniodd cwmnïau Japaneaidd a Phrydain ddatblygiad technoleg labordy polyacrylonitrile (PAN) - Cynhyrchu ffibr carbon wedi'i seilio. Ym 1959, llwyddodd Akio Shindo o Sefydliad Technoleg Peirianneg Osaka yn Japan i gynhyrchu ffibr carbon gyda chynnwys carbon o tua 55wt% gan ddefnyddio dull cost - isel; Cynhyrchodd Toray Industries of Japan Treial - Ffibr PAN CARBON ym 1964 a llofnodi cytundeb trwydded ar gyfer y broses PAN gyda Sefydliad Technoleg Peirianneg Osaka ym 1970. W. Watt, LN Phillips a W. Johnson o Gorfforaeth Awyrennau Brenhinol y Deyrnas Bantom; Yn dilyn hynny, rhoddodd Corfforaeth Ymchwil a Datblygu Cenedlaethol y Deyrnas Unedig drwyddedau ar gyfer y broses i Rollsroyce, Morganite a Courtaulds.
Dechreuodd y diwydiant deunydd cyfansawdd ffibr carbon yn y 1970au a'r 1980au. Wrth ddatblygu technoleg gweithgynhyrchu ffibr carbon, mae'r Unol Daleithiau, y Deyrnas Unedig a Japan wedi gweithio'n agos gyda'i gilydd. Ym 1970, llofnododd Toray gytundeb cydweithredu â Chorfforaeth Union Carbide yr Unol Daleithiau, gan gael technoleg carbonization Corfforaeth Union Carbide yr Unol Daleithiau, ac roedd Union Carbide Corporation yr Unol Daleithiau yn cynrychioli cynhyrchion ffibr carbon Toray. Ym 1971, sefydlodd Toray linell gynhyrchu ffibr carbon 12 - tunnell a dechreuodd gynhyrchu ffibr carbon T300, a lansiodd y wialen pysgota cynnyrch ffibr carbon masnachol cyntaf - ym 1972. Gwnaeth yr argyfwng olew ym 1973 ei frys i leihau'r pwysau i leihau'r pwysau. Yn dilyn hynny, dechreuodd gweithgynhyrchwyr awyrennau fel Boeing ac Airbus archwilio cymhwysiad cyfansoddion ffibr carbon. Yn 1982, dechreuodd Boeing 757, Boeing 767 a Space Shuttle ddefnyddio ffibr carbon T300. Mae CFRP wedi mynd i gymhwyso peirianneg strwythurau awyrofod, gan gynnwys awyrennau milwrol a sifil. Yn yr 1980au, gydag un capasiti cynhyrchu llinell - o 1,000 tunnell y flwyddyn, yn y bôn mae Toray wedi gwireddu'r rhan fwyaf o'i gyfres cynnyrch bresennol, sef y T300 cynnar, y tymor canol tymor a T1000, a'r M60J diweddarach. Gyda chymhwyso cyfansoddion ffibr carbon yn eang mewn cydrannau awyrennau, roedd cynhyrchiad ffibr carbon cronnus Toray yn fwy na 10,000 tunnell erbyn 1988.
Mae cyfansoddion ffibr carbon wedi profi dwy don o alw, y cyntaf sy'n cael ei yrru gan y maes awyrofod. Ymddangosodd y don gyntaf o gymhwyso cyfansoddion ffibr carbon yn y 1990au a'r 2000au, pan ddefnyddiodd gweithgynhyrchwyr awyrennau sifil fwy o ddeunyddiau cyfansawdd ffibr carbon yn llwyddiannus ac yn raddol i gynhyrchu ffiwslawdd awyrennau, a thrwy hynny fodloni gofynion cwmnïau hedfan ar gyfer lleihau'r defnydd o danwydd, lleihau costau CO2. Yn 1990, defnyddiwyd CFRP prepreg Toray gan Boeing ar gyfer prif strwythur fuselage y Boeing 777. Yn 2003, lansiodd Boeing brosiect Boeing 787, gan ddefnyddio llawer iawn o CFRP (50wt%) yn y ffiwslawdd a'r prif strwythur; Yn 2005, lansiodd Airbus y prosiect A350 XWB, a ddefnyddiodd hefyd lawer iawn o 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) Bydd ffibr carbon, a'i gapasiti cynhyrchu ffibr carbon yn cynyddu i 35,000 tunnell y flwyddyn.
