Süsinikkiu omadused, rakendus ja arendus

Süsinikkiu omadused, rakendus ja arendus

1.Süsinikkiu omadused ja omadused

 Süsinikkiust materjalid on mustad, kõvad, suure tugevusega, kerged ja muud uued materjalid, millel on suurepärased mehaanilised omadused.Selle erikaal on väiksem kui 1/4 terasest.Süsinikkiust vaigu komposiitmaterjalide tõmbetugevus on tavaliselt üle 35000 MPa, mis on 7,9 korda suurem kui terasel.Tõmbeelastsusmoodul on vahemikus 230 000 MPa kuni 430 000 MPa.Seetõttu on CFRP eritugevus ehk materjali tugevuse ja tiheduse suhe üle 20000MPa/(g/cm3), kuid A3 terase eritugevus on 590MPa/(g/cm3) elastsusmoodul on samuti kõrgem kui terasel.Mida suurem on materjali eritugevus, seda väiksem on detaili omakaal, mida suurem on erielastsusmoodul, seda suurem on detaili jäikus.Selles mõttes illustreeritakse süsinikkiu laialdast kasutusvõimalust inseneritöös.Vaadates paljude esilekerkivate komposiitmaterjalide suurepäraseid omadusi, nagu Polümeerkomposiit klaaskiudmaterjal, metallipõhised komposiitmaterjalid ja keraamikapõhised komposiitmaterjalid, ennustavad paljud eksperdid, et komposiitmaterjalid jõuavad teraseajastust materjalide laialdase kasutamise ajastusse.

PAN süsinikkiust ja klaaskiust komposiitmaterjalid:

(1) mehaanilised omadused, metallist madalam tihedus, kerge kaal;kõrge moodul, kõrge jäikus, kõrge tugevus, kõrge väsimustugevus, suurepärane kulumiskindlus ja määrdevõime;suurepärane vibratsioonisummutus;

(2) väike kuumakindlus, stabiilsus, soojuspaisumistegur, hea mõõtmete stabiilsus, soojusjuhtivus;suurepärane kuumakindlus inertgaasis;

(3) See kuulub mitmesuguste juhtivate materjalide hulka, millel on elektrijuhtivus ja elektromagnetlainete varjestusomadused ning elektrijuhtivus ja elektromagnetlainete varjestusomadused.(4) See on suurepärane röntgenikiirguse läbilaskvus ja vastavalt eesmärgile saab kujundada sobiva struktuuri.

2007. aastal Jaapani peamineSüsinikkiu tarnijaToray Co., Ltd. tegi koostööd Nissan Motori ja teiste ettevõtetega, et töötada välja süsinikkiudu kasutavaid tipptasemel materjale, mis võivad oluliselt vähendada auto põhiosade, näiteks šassii, kaalu.Uus tehnoloogia vähendab auto kogumassi 10% ja parandab kütusekulu 4% kuni 5%.Lisaks on löögikindlus 1,5 korda suurem kui tavapärasel.Tootjad plaanivad uue tehnoloogia tarbesõidukitele tuua kolme aasta pärast.Uus tehnoloogia lubab kiirendada terasekesksetele autotööstuse toorainetele üleminekut karmimate kütusearvete eeskirjade taustal, et vähendada kasvuhoonegaase kogu maailmas

2.Süsinikkiu pealekandmine

  Süsinikkiud on üle 90% süsinikusisaldusega kiudude üldnimetus ja seda nimetatakse selle suure süsinikusisalduse järgi.Süsinikul on mitmesuguseid suurepäraseid elementaarse süsiniku omadusi, nagu väike erikaal, kuumakindlus, soojuslöögikindlus, keemiline vastupidavus ja juhtivus jne. Sellel on kiudude takerdumine ja suurepärased mehaanilised omadused.Eelkõige on selle eritugevus ja elastsusmoodul kõrge ning see talub hapniku eraldamise tingimustes kõrget temperatuuri 2000.See on oluline tööstuslik klaaskiust tooraineja sobib komposiitmaterjalide, ablatsioonimaterjalide ja soojusisolatsioonimaterjalide tugevdamiseks.See on uus materjal, mis töötati välja 1960. aastate alguses ja on nüüdseks muutunud kaasaegses ühiskonnas asendamatuks uueks materjaliks.

Vabaaja toodetest on PAN-süsinikkiu esmaseks kasutusalaks õng.Praegu on maailmas süsinikkiust õngeritvade aastane toodang umbes 12 miljonit ja kasutatud süsinikkiudude kogus on umbes 1200 tonni.Süsinikkiu kasutamist golfikeppides alustati 1972. aastal. Praegu on aastane fibra de carbon toodang.Maailma golfikepid on umbes 40 miljonit pudelit ja süsinikkiu kogus võrdub 2000 tonniga.Tennisereketite kasutuselevõtt algas 1974. aastal. Praegu toodeti maailmas eelmisel aastal umbes 4,5 miljonit süsinikkiust reketit ja süsinikkiu kasutamine nõuab umbes 500 tonni.Muuhulgas kasutatakse süsinikkiudu laialdaselt ka suuskades, lumepaatides, suusakeppides, pesapallikurikates, maanteemängudes ja merespordis.

Arvestades süsinikkiu kerget kaalu, väsimuskindlust, korrosioonikindlust ja muid omadusi, kasutatakse seda laialdaselt kosmosetööstuses.Kosmoselendude valdkonnas on tehissatelliitides kasutatud kõrge mooduliga süsinikkiude nende kerge kaalu (jäikuse) ja mõõtmete stabiilsuse soojusjuhtivuse tõttu.Viimastel aastatel on neid kasutatud sidesatelliitides, näiteks iriidiumis.

Vormimissegu segatakse peamiselt termoplastilise vaigu kujulklaaskiust tükeldatud kiud, millel on tugevdav, antistaatiline ja elektromagnetlainete varjestus ning mida kasutatakse laialdaselt kodutehnikas, kontoriseadmetes, pooljuhtides ja nendega seotud valdkondades.

3. Süsinikkiust toodete tootmisstaatus minu riigis

  Süsinikkiu tootmine ja kasutamine minu riigis on alles algusjärgus.Kodumaise süsinikkiu tootmisvõimsus moodustab vaid umbes 0,4% kogutoodangustsuure jõudlusega süsinikkiust riiemaailmas ja enam kui 90% sisetarbimisest sõltub impordist.PAN-i lähteaine kvaliteet on alati olnud kitsaskoht, mis piirab süsinikkiutööstuse laiaulatuslikku tootmist minu riigis.Lisaks on arenenud riigid välismaailmale suletud, kuna süsinikkiudu on pikka aega peetud strateegiliseks materjaliks.Seetõttu usuvad tööstuse eksperdid, et alusuuringute tugevdamine on innovatsiooni alus ja põhiline viis kodumaise süsinikkiutööstuse arendamiseks.

Minu riik hakkas süsinikkiudu uurima 1960. aastatest kuni 1970. aastateni, pidades peaaegu maailmaga sammu.Pärast enam kui 30 aastat kestnud rasket tööd on Jaapani ettevõte Toray välja töötanud süsinikkiust tooted T300 taseme lähedal, kuid toodang ja kvaliteet ei suuda rahuldada sisenõudlust, mis on välisriikidest kaugel.Võrreldes rahvusvahelise kõrgtasemega on kodumaise süsinikkiu silmapaistvad probleemid madal süsinikkiu tugevus, halb ühtlus ja stabiilsus ning arengutase on arenenud riikide omast ligi 20–30 aastat madalam ning tootmismaht on väike, tehniline varustus. on mahajäänud ja tootmise efektiivsus halb.

Praegu on maailma fibra de carbon pret tootmisvõimsus umbes 35 000 tonni ja aastane nõudlus Hiina turul on umbes 6500 tonni.See on suur süsinikkiu tarbija.Hiina süsinikkiust toodang oli aga 2007. aastal vaid umbes 200 tonni ja peamiselt madala jõudlusega tooteid.Suurem osa tööstusest toetub impordile ja hind on väga kallis.Näiteks puudub standardsel T300 turul tehniline tugi sõltumatute intellektuaalomandi õigustega ning kodumaised ettevõtted pole veel täielikult süsinikkiust põhitehnoloogiat omandanud.Süsinikkiu kvaliteet, tehnoloogia ja tootmisskaala on minu riigis väga erinevad välisriikide omadest.Nende hulgas on Jaapan ja lääneriigid monopoliseerinud ja blokeerinud suure jõudlusega süsinikkiust tehnoloogia.Seetõttu kulub süsinikkiu lokaliseerimise realiseerimiseks pikk protsess.Turu puudumise tõttu on Hiinas viimastel aastatel olnud "süsinikkiudude palavik" ning paljud teaduslikud uurimisinstituudid ja ettevõtted on alustanud süsinikkiu uurimist ja tuhandetonniseid industrialiseerimisprojekte.

#Süsinikkiust materjalid#Polümeerkomposiit klaaskiudmaterjal#Süsinikkiu tarnija#klaaskiust tükeldatud kiud#suure jõudlusega süsinikkiust riie