Características, aplicación y desarrollo de la fibra de carbono

 

1.Características y propiedades de la fibra de carbono

materiales de fibra de carbono son materiales negros, duros, de alta resistencia, livianos y otros nuevos con excelentes propiedades mecánicas.Su peso específico es inferior a 1/4 del acero.La resistencia a la tracción de los materiales compuestos de resina de fibra de carbono suele ser superior a 35000MPa, 7,9 veces mayor que la del acero.El módulo de elasticidad a la tracción está entre 230000MPa y 430000MPa.Por lo tanto, la resistencia específica del CFRP, es decir, la relación entre la resistencia del material y su densidad, está por encima de 20000MPa/(g/cm3), pero la resistencia específica del acero A3 es de 590MPa/(g/cm3) La resistencia específica El módulo elástico también es más alto que el del acero.Cuanto mayor sea la resistencia específica del material, menor será el peso propio de la pieza, mayor será el módulo elástico específico, mayor será la rigidez de la pieza.En este sentido, se ilustra la amplia perspectiva de aplicación de la fibra de carbono en la ingeniería.En cuanto a las excelentes propiedades de muchos materiales compuestos emergentes, como Material de fibra de vidrio compuesto de polímero, materiales compuestos a base de metal y materiales compuestos a base de cerámica, muchos expertos predicen que los materiales compuestos entrarán en la era de la aplicación generalizada de materiales a partir de la era del acero.

fibra de carbono PAN y materiales compuestos de fibra de vidrio:
(1) Propiedades mecánicas, menor densidad que el metal, peso ligero;alto módulo, alta rigidez, alta resistencia, alta resistencia a la fatiga, excelente resistencia al desgaste y lubricidad;excelente atenuación de vibraciones;
(2) pequeña resistencia al calor, estabilidad, coeficiente de expansión térmica, buena estabilidad dimensional, conductividad térmica;excelente resistencia al calor en gas inerte;
(3) Pertenece a una variedad de materiales conductores que tienen conductividad eléctrica y propiedades de protección de ondas electromagnéticas, y propiedades de conductividad eléctrica y protección de ondas electromagnéticas.

(4) Es excelente en transmitancia de rayos X y se puede diseñar una estructura apropiada de acuerdo con el propósito.

En 2007, el principal Japón proveedor de fibra de carbono Toray Co., Ltd. cooperó con Nissan Motor y otras empresas para desarrollar materiales de última generación utilizando fibra de carbono, que pueden reducir en gran medida el peso de las partes principales del automóvil, como el chasis.La nueva tecnología reduce el peso total del automóvil en un 10 % y mejora el consumo de combustible entre un 4 % y un 5 %.Además, la resistencia al impacto es 1,5 veces mayor que la convencional.Los fabricantes planean llevar la nueva tecnología a los vehículos comerciales dentro de tres años.La nueva tecnología promete acelerar el cambio de materias primas automotrices centradas en el acero en el contexto de regulaciones más estrictas en la factura de combustible para reducir los gases de efecto invernadero en todo el mundo.

 

3. Estado de producción de productos de fibra de carbono en mi país

La producción y uso de fibra de carbono en mi país aún se encuentra en una etapa inicial.La capacidad de producción de fibra de carbono nacional representa solo alrededor del 0,4% de la producción total de tela de fibra de carbono de alto rendimiento en el mundo, y más del 90% del consumo interno depende de las importaciones.La calidad del precursor de PAN siempre ha sido el cuello de botella que restringe la producción a gran escala de la industria de fibra de carbono en mi país.Además, debido a que la fibra de carbono se ha considerado durante mucho tiempo como un material estratégico, los países desarrollados se han cerrado al mundo exterior.Por lo tanto, los expertos de la industria creen que fortalecer la investigación básica es la base de la innovación y la forma fundamental de desarrollar la industria nacional de fibra de carbono.

Mi país comenzó a estudiar la fibra de carbono desde la década de 1960 hasta la de 1970, casi al mismo ritmo que el mundo.Después de más de 30 años de arduo trabajo, Toray Company de Japón ha desarrollado productos de fibra de carbono cercanos al nivel T300, pero la producción y la calidad no pueden satisfacer la demanda interna, que está lejos de los países extranjeros.En comparación con el nivel avanzado internacional, los problemas sobresalientes de la fibra de carbono nacional son la baja resistencia de la fibra de carbono, la poca uniformidad y estabilidad, y el nivel de desarrollo está entre 20 y 30 años por detrás del de los países avanzados, y la escala de producción es pequeña, equipo técnico es atrasado, y la eficiencia de producción es pobre.

En la actualidad, el mundo fibra de carbono pret la capacidad de producción es de unas 35.000 toneladas y la demanda anual en el mercado chino es de unas 6.500 toneladas.Es un gran consumidor de fibra de carbono.Sin embargo, la producción de fibra de carbono de China en 2007 fue de sólo unas 200 toneladas, y principalmente productos de bajo rendimiento.La mayor parte de la industria depende de las importaciones y el precio es muy caro.Por ejemplo, el mercado T300 estándar carece de soporte técnico con derechos de propiedad intelectual independientes, y las empresas nacionales aún no dominan la tecnología central de fibra de carbono completa.La calidad, la tecnología y la escala de producción de fibra de carbono en mi país son muy diferentes a las de otros países.Entre ellos, el fibra de carbono de alto rendimiento la tecnología está monopolizada y bloqueada por Japón y los países occidentales.Por lo tanto, se necesita un largo proceso para realizar la localización de la fibra de carbono.Debido a la falta de mercado, ha habido una 'fiebre de fibra de carbono' en China en los últimos años, y muchos institutos de investigación científica y empresas han iniciado investigaciones de fibra de carbono y proyectos de industrialización de miles de toneladas.