1. Oglekļa šķiedras kompozītus galvenokārt veido poliakrilonitrils - balstītas oglekļa šķiedras un sveķiem - bāzes matricas ar ievērojamām veiktspējas priekšrocībām
Oglekļa šķiedra ir kvēldiegs oglekļa materiāls, kas izgatavots no organiskas matricas šķiedrām, piemēram, poliakrilonitrila (vai asfalta, viskozes) ar augstu -} temperatūras sadalīšanās metodi zem inertas gāzes temperatūrā virs 1000 grādiem celsija (rezultāts ir lielākā daļa elementu, izņemot oglekļa noņemšanu, un ar diametru 5-}} 10 microni, un ir indiā, un ir 5 -}} 10 microns, un tas ir iekšējais diametrs, un tas ir 5 -} 10 microns), un tas ir iekšējais diametrs. Augsts polimērs ar oglekļa saturu vairāk nekā 90%
Oglekļa šķiedrai ir lieliskas mehāniskās īpašības, un tās specifiskais smagums ir mazāks par 1/4 no tērauda. Oglekļa šķiedras kompozītu stiepes izturība parasti pārsniedz 3500MPA, kas ir 7 - 9 reizes vairāk nekā tērauda. Tā ir šķiedra ar visaugstāko specifisko stiprību un visaugstāko specifisko moduli starp lieliem {- veiktspējas šķiedrām, kas pašlaik tiek ražotas lielos daudzumos, un tai ir zems blīvums, izturība pret koroziju, izturību pret augstu temperatūru, pretestību berzei, noguruma pretestībai, augsta vibrācijas virzībai, augsta elektriskā un termiskā vadītspēja, zema termiskā un mitruma paplašināšanas koeficients, augsts x {8 {8. Ne magnētiski, bet tam ir elektromagnētiskā ekranēšanas efekta īpašības, un tas ir svarīgs stratēģisks materiāls nacionālās aizsardzības un militārās nozares un valsts ekonomikas attīstībai. To plaši izmanto militārajā rūpniecībā, kosmiskajā kosmosā, sporta precēs, automobiļu rūpniecībā, enerģijas aprīkojumā, medicīniskajā aprīkojumā, inženiertehnikā, transportā, būvniecībā un tās strukturālajā pastiprināšanā.
Oglekļa šķiedru var klasificēt atbilstoši dažādiem izmēriem, piemēram, prekursora tipam, ražošanas metodei un veiktspēju. Saskaņā ar prekursora veidu oglekļa šķiedru var klasificēt poliakrilonitrilā (PAN) - balstīta, asfalta - balstīta un viskozes - balstīta oglekļa šķiedra. Starp tiem poliakrilonitrilam - balstītai oglekļa šķiedrai ir izcilas gatavā produkta kvalitātes, vienkārša procesa un izcilu produktu mehānisko īpašību priekšrocības. Kopš parādīšanās 1960. gados tas ātri ir ieņēmis galveno pozīciju, veidojot vairāk nekā 90% no kopējās oglekļa šķiedras. Pašlaik oglekļa šķiedra parasti attiecas uz PAN - balstītu oglekļa šķiedru.
According to the number of fibers, carbon fiber can be divided into small tows and large tows, and according to mechanical properties, polyacrylonitrile-based carbon fiber can be divided into four categories: high-strength type, high-strength medium model, high model, and high-strength high model. Sākotnēji maza vilkšanas oglekļa šķiedra bija 1K, 3K un 6K, un pakāpeniski pārtapa 12K un 24K. It is mainly used in high-tech fields such as national defense and military industry, as well as sports and leisure products, such as aircraft, missiles, rockets, satellites, fishing gear, golf clubs, tennis rackets, etc. Large tow carbon fiber usually refers to carbon fiber above 48K, including 48K, 60K, 80K, etc., which are mainly used in industrial fields, including textiles, medicine and health, Elektromehāniskā, inženierbūvniecība, transports un enerģija utt.
Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli sastāv no matricas materiāliem un oglekļa šķiedras armatūras materiāliem. Izmantojot matricas materiālu un oglekļa šķiedras savstarpēju papildināšanu, tiek radīts sinerģisks efekts. Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu visaptverošā veiktspēja ir labāka nekā oriģinālo sastāvdaļu materiāliem un atbilst dažādām prasībām. Oglekļa šķiedras kompozītmateriālu materiāliem ir viegla svara, labu mehānisko īpašību īpašības, elastīga konstrukcijas dizains, regulējama veiktspēja, plati avoti un zemas izmaksas. Viņiem ir nozīmīga loma nacionālās aizsardzības un militārpersonu attīstībā, un tos plaši izmanto dažādos lidmašīnās, dronos, raķetēs, nesējraķetes un satelītos.
Oglekļa šķiedras kompozītmateriālos matricas materiāls galvenokārt ir balstīts uz svešiem -, kas veido vairāk nekā 90% no tirgus daļas. Matricas materiāls ir sadalīts divās kategorijās: metāls un non - metāls. Parasti izmantotā metāla matrica ir alumīnijs, magnijs, varš, titāns un to sakausējumi, un bez - metāla matrica galvenokārt ir sintētiski sveķi, gumija, keramika, grafīts, oglekļa utt. Pašlaik oglekļa šķiedras kompozītmateriāli galvenokārt ir -, kas balstīti uz kopējiem materiāliem (CFRP), kas ir vairāk nekā 90% no oglekļa. dalīties.
2. Pēc diviem attīstības viļņiem lietojumprogrammu lauks turpina paplašināties
Oglekļa šķiedras attīstība radās pagājušā gadsimta piecdesmitajos un sešdesmitajos gados. Amerikas Savienotās Valstis, Japāna un Apvienotā Karaliste bija pirmie, kas izstrādāja oglekļa šķiedru ražošanas procesus. 1958. gadā Rodžers Bekons no Union Carbide Corporation Amerikas Savienotajās Valstīs karsēja Rayon Argonā un nejauši ražoja oglekļa šķiedru. Kopš tā laika oglekļa šķiedras materiālu potenciāls ir pakāpeniski atzīts. 1960. gadā Ričards Millingtons no Hithompson Fiberglass Company (ASV) izstrādāja metodi, kā palielināt oglekļa saturu Rayon šķiedrās līdz 99wt%. Sešdesmitajos gados Japānas un Lielbritānijas uzņēmumi vadīja poliakrilonitrila (PAN) - balstītas oglekļa šķiedras ražošanas laboratorijas tehnoloģiju attīstību. 1959. gadā Japānas Osakas Inženiertehnoloģijas institūta Akio Shindo veiksmīgi ražoja oglekļa šķiedru ar oglekļa saturu aptuveni 55wt%, izmantojot zemu - izmaksu metodi; Toray Industries of Japan Trial - 1964. gadā ražoja PAN oglekļa šķiedru un 1970. gadā parakstīja PAN procesa licences līgumu ar Osakas Inženiertehnoloģijas institūtu. W. Watt, Ln Phillips un W. Johnson no Karaliskās gaisa kuģu korporācijas Apvienotajā Karalistē, kas 1963, izmantojot Pan Fibers, tika piemēroti patentam par oglekļa šķiedras ražošanas procesu, izmantojot Pan Fibers; Pēc tam Apvienotās Karalistes Nacionālā pētniecības un attīstības korporācija piešķīra licences RollSroyce, Morganite un Courtaulds procesam.
Oglekļa šķiedru kompozītmateriālu rūpniecība sākās 70. un 1980. gados. Izstrādājot oglekļa šķiedru ražošanas tehnoloģiju, Amerikas Savienotās Valstis, Apvienotā Karaliste un Japāna ir cieši sadarbojušies. 1970. gadā Toray parakstīja sadarbības līgumu ar Amerikas Savienoto Valstu Union Carbide Corporation, iegūstot Amerikas Savienoto Valstu Union Carbide Corporation karbīda korporācijas un Amerikas Savienoto Valstu Union Carbide Corporation karbidizācijas tehnoloģiju pārstāvēja Toray oglekļa šķiedras produktus. 1971. gadā Toray izveidoja 12 - tonnu oglekļa šķiedras ražošanas līniju un sāka ražot T300 oglekļa šķiedru, un 1972. gadā uzsāka pirmo komerciālo oglekļa šķiedras kompozītmateriālu {- zvejnieku. Naftas krīze 1973. gadā padarīja steidzamu, lai gaisa kuģi samazinātu Fuselāžas svaru degvielas patēriņam. Pēc tam gaisa kuģu ražotāji, piemēram, Boeing un Airbus, sāka izpētīt oglekļa šķiedras kompozītu pielietojumu. 1982. gadā Boeing 757, Boeing 767 un Space Shuttle sāka izmantot T300 oglekļa šķiedru. CFRP ir iekļuvis kosmiskās aviācijas struktūru, ieskaitot militāro un civilo lidmašīnu, inženierzinātņu piemērošanā. Astoņdesmitajos gados ar vienu - līnijas ražošanas jaudu 1000 tonnu gadā, Toray būtībā ir sapratusi lielāko daļu savas esošās produktu sērijas, proti, agrīno T300, vidējo T800 un T1000 un vēlāko M60J. Ar plaši izplatītu oglekļa šķiedru kompozītmateriālu uzklāšanu gaisa kuģu komponentos, Toray kumulatīvā oglekļa šķiedru ražošana līdz 1988. gadam pārsniedza 10 000 tonnu.
Oglekļa šķiedru kompozītmateriāli ir piedzīvojuši divus pieprasījuma viļņus, pirmie, ko vada kosmiskās lauks. Pirmais oglekļa šķiedru kompozītu pielietošanas vilnis parādījās 1990. un 2000. gados, kad civilo gaisa kuģu ražotāji veiksmīgi un pakāpeniski izmantoja vairāk oglekļa šķiedras kompozītmateriālu, lai ražotu gaisa kuģu fizelāžas, tādējādi izpildot aviosabiedrību prasības samazināt degvielas patēriņu, samazināt CO2 emisijas un uzturēšanas izmaksas, pagarinot dizaina dzīvi un samazinot instrumentu izmaksas. 1990. gadā Boeing Boeing 777. Boeing uzsāka Boeing 787 projektu, izmantojot lielu daudzumu CFRP (50wt%), FOEing 787 projektu un galveno struktūru izmantoja Boeing 787 projektu un galveno struktūru, Boeing uzsāka Boeing 787 projektu un galveno struktūru. 2005. gadā Airbus uzsāka A350 XWB projektu, kurā tika izmantots arī liels daudzums 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) oglekļa šķiedra un tā oglekļa šķiedras ražošanas spēja palielināsies līdz 35 000 tonnu gadā.