Offer Awyr Agored Weihai Snowwing., Ltd.
Ansawdd Yw Enaid Y Fenter

Sut Mae Ffibr Carbon Yn Cael Ei Wneud?

Sut Mae Ffibr Carbon Yn Cael Ei Wneud?

Gweithgynhyrchu, defnyddio a dyfodol y deunydd cryf, ysgafn hwn

Fe'i gelwir hefyd yn ffibr graffit neu graffit carbon, mae ffibr carbon yn cynnwys llinynnau tenau iawn o'r elfen garbon. Mae gan y ffibrau hyn gryfder tynnol uchel ac maent yn hynod gryf am eu maint. Mewn gwirionedd, ystyrir mai un math o ffibr carbon - y nanotube carbon - yw'r deunydd cryfaf sydd ar gael. Mae cymwysiadau ffibr carbon yn cynnwys adeiladu, peirianneg, awyrofod, cerbydau perfformiad uchel, offer chwaraeon, ac offerynnau cerdd. Ym maes ynni, defnyddir ffibr carbon wrth gynhyrchu llafnau melinau gwynt, storio nwy naturiol, a chelloedd tanwydd i'w cludo. Yn y diwydiant awyrennau, mae ganddo gymwysiadau mewn awyrennau milwrol a masnachol, yn ogystal â cherbydau awyr di-griw. Ar gyfer archwilio olew, fe'i defnyddir wrth gynhyrchu llwyfannau a phibellau drilio dŵr dwfn.

Ffeithiau Cyflym: Ystadegau Ffibr Carbon

  • Mae pob llinyn o ffibr carbon rhwng pump a 10 micron mewn diamedr. Er mwyn rhoi syniad i chi o ba mor fach yw hynny, mae un micron (um) yn 0.000039 modfedd. Mae un llinyn o sidan gwe pry cop fel arfer rhwng tri i wyth micron.
  • Mae ffibrau carbon ddwywaith mor stiff â dur a phum gwaith mor gryf â dur, (fesul uned pwysau). Maent hefyd yn hynod wrthsefyll yn gemegol ac mae ganddynt oddefgarwch tymheredd uchel gydag ehangu thermol isel.

Deunyddiau Crai
Gwneir ffibr carbon o bolymerau organig, sy'n cynnwys tannau hir o foleciwlau sy'n cael eu dal gyda'i gilydd gan atomau carbon. Gwneir y mwyafrif o ffibrau carbon (tua 90%) o'r broses polyacrylonitrile (PAN). Mae swm bach (tua 10%) yn cael ei gynhyrchu o rayon neu'r broses traw petroliwm.

Mae nwyon, hylifau a deunyddiau eraill a ddefnyddir yn y broses weithgynhyrchu yn creu effeithiau, rhinweddau a graddau penodol o ffibr carbon. Mae gweithgynhyrchwyr ffibr carbon yn defnyddio fformwlâu perchnogol a chyfuniadau o ddeunyddiau crai ar gyfer y deunyddiau maen nhw'n eu cynhyrchu ac yn gyffredinol, maen nhw'n trin y fformwleiddiadau penodol hyn fel cyfrinachau masnach.

Defnyddir y ffibr carbon gradd uchaf gyda'r modwlws mwyaf effeithlon (cysonyn neu gyfernod a ddefnyddir i fynegi gradd rifiadol y mae sylwedd yn meddu ar eiddo penodol, fel hydwythedd) mewn cymwysiadau heriol fel awyrofod.

Proses Gweithgynhyrchu
Mae creu ffibr carbon yn cynnwys prosesau cemegol a mecanyddol. Mae deunyddiau crai, a elwir yn rhagflaenwyr, yn cael eu tynnu i mewn i linynnau hir ac yna'n cael eu cynhesu i dymheredd uchel mewn amgylchedd anaerobig (heb ocsigen). Yn hytrach na llosgi, mae'r gwres eithafol yn achosi i'r atomau ffibr ddirgrynu mor dreisgar nes bod bron pob atom nad yw'n garbon yn cael ei ddiarddel.

Ar ôl i'r broses garbonization gael ei chwblhau, mae'r ffibr sy'n weddill yn cynnwys cadwyni atomau carbon hir sydd wedi'u cyd-gloi'n dynn gydag ychydig neu ddim atomau di-garbon yn weddill. Wedi hynny, mae'r ffibrau hyn yn cael eu gwehyddu i mewn i ffabrig neu eu cyfuno â deunyddiau eraill sydd wedyn yn cael eu clwyfo ffilament neu eu mowldio i'r siapiau a'r meintiau a ddymunir.

Mae'r pum segment canlynol yn nodweddiadol yn y broses PAN ar gyfer cynhyrchu ffibr carbon:

  • Nyddu. Mae PAN yn gymysg â chynhwysion eraill ac yn cael ei nyddu i mewn i ffibrau, sydd wedyn yn cael eu golchi a'u hymestyn.
  • Sefydlogi. Mae'r ffibrau'n cael eu newid yn gemegol i sefydlogi bondio.
  • Carbonoli. Mae ffibrau sefydlog yn cael eu cynhesu i dymheredd uchel iawn gan ffurfio crisialau carbon wedi'u bondio'n dynn.
  • Trin yr Arwyneb. Mae wyneb y ffibrau'n cael ei ocsidio i wella priodweddau bondio.
  • Sizing. Mae ffibrau wedi'u gorchuddio a'u clwyfo ar bobinau, sy'n cael eu llwytho ar beiriannau nyddu sy'n troi'r ffibrau'n edafedd o wahanol faint. Yn hytrach na chael eu plethu i mewn i ffabrigau, gellir hefyd ffurfio ffibrau yn ddeunyddiau cyfansawdd, gan ddefnyddio gwres, gwasgedd, neu wactod i rwymo ffibrau ynghyd â pholymer plastig.

Mae nanotiwbiau carbon yn cael eu cynhyrchu trwy broses wahanol i ffibrau carbon safonol. Amcangyfrifir eu bod 20 gwaith yn gryfach na'u rhagflaenwyr, mae nanotiwbiau'n cael eu ffugio mewn ffwrneisi sy'n cyflogi laserau i anweddu gronynnau carbon.

Heriau Gweithgynhyrchu
Mae nifer o heriau wrth gynhyrchu ffibrau carbon, gan gynnwys:

  • Yr angen am adferiad ac atgyweirio mwy cost-effeithiol
  • Costau gweithgynhyrchu anghynaliadwy ar gyfer rhai cymwysiadau: Er enghraifft, er bod technoleg newydd yn cael ei datblygu, oherwydd costau gwaharddol, mae'r defnydd o ffibr carbon yn y diwydiant ceir ar hyn o bryd wedi'i gyfyngu i gerbydau moethus perfformiad uchel a moethus.
  • Rhaid rheoleiddio'r broses trin wyneb yn ofalus er mwyn osgoi creu pyllau sy'n arwain at ffibrau diffygiol.
  • Mae angen rheolaeth agos i sicrhau ansawdd cyson
  • Materion iechyd a diogelwch gan gynnwys llid y croen ac anadlu
  • Codi a siorts mewn offer trydanol oherwydd electro-ddargludedd cryf ffibrau carbon

Dyfodol Ffibr Carbon
Wrth i dechnoleg ffibr carbon barhau i esblygu, bydd y posibiliadau ar gyfer ffibr carbon yn arallgyfeirio ac yn cynyddu yn unig. Yn Sefydliad Technoleg Massachusetts, mae sawl astudiaeth sy'n canolbwyntio ar ffibr carbon eisoes yn dangos llawer o addewid am greu technoleg a dyluniad gweithgynhyrchu newydd i ateb y galw sy'n dod i'r amlwg yn y diwydiant.

Mae Athro Cysylltiol Peirianneg Fecanyddol MIT John Hart, arloeswr nanotube, wedi bod yn gweithio gyda'i fyfyrwyr i drawsnewid y dechnoleg ar gyfer gweithgynhyrchu, gan gynnwys edrych ar ddeunyddiau newydd i'w defnyddio ar y cyd ag argraffwyr 3D gradd fasnachol. “Gofynnais iddyn nhw feddwl yn llwyr oddi ar y cledrau; pe gallent feichiogi argraffydd 3-D nad yw erioed wedi'i wneud o'r blaen neu ddeunydd defnyddiol na ellir ei argraffu gan ddefnyddio argraffwyr cyfredol, ”esboniodd Hart.

Y canlyniadau oedd peiriannau prototeip a oedd yn argraffu gwydr tawdd, hufen iâ meddal-weini - a chyfansoddion ffibr carbon. Yn ôl Hart, fe wnaeth timau myfyrwyr hefyd greu peiriannau a allai drin “allwthio polymerau cyfochrog ardal fawr” a pherfformio “sganio optegol yn y fan a’r lle” o’r broses argraffu.

Yn ogystal, gweithiodd Hart gydag Athro Cysylltiol Cemeg MIT, Mircea Dinca, ar gydweithrediad tair blynedd a ddaeth i ben yn ddiweddar gydag Automobili Lamborghini i ymchwilio i bosibiliadau ffibr carbon newydd a deunyddiau cyfansawdd a allai un diwrnod nid yn unig “alluogi corff cyflawn y car i fod yn cael ei ddefnyddio fel system batri, ”ond yn arwain at“ gyrff ysgafnach, cryfach, trawsnewidyddion catalytig mwy effeithlon, paent teneuach, a gwell trosglwyddiad gwres trên pŵer [yn gyffredinol]. ”

Gyda datblygiadau mor syfrdanol ar y gorwel, does ryfedd y rhagwelir y bydd y farchnad ffibr carbon yn tyfu o $ 4.7 biliwn yn 2019 i $ 13.3 biliwn erbyn 2029, ar gyfradd twf blynyddol cyfansawdd (CAGR) o 11.0% (neu ychydig yn uwch) drosodd yr un cyfnod o amser.

Ffynonellau

  • McConnell, Vicki. “Gwneud Ffibr Carbon.” CyfansawddWorld. 19 Rhagfyr, 2008
  • Sherman, Don. “Y Tu Hwnt i Ffibr Carbon: Mae'r Deunydd Torri Nesaf 20 Amser yn Gryfach.” Car a Gyrrwr. Mawrth 18, 2015
  • Randall, Danielle. “Mae ymchwilwyr MIT yn cydweithredu â Lamborghini i ddatblygu car trydan y dyfodol.” MITMECHE / Yn Y Newyddion: Adran Cemeg. Tachwedd 16, 2017
  • “Marchnad Ffibr Carbon yn ôl Deunydd Crai (PAN, Pitch, Rayon), Math o Ffibr (Virgin, Ailgylchu), Math o Gynnyrch, Modwlws, Cymhwysiad (Cyfansawdd, Di-gyfansawdd), Diwydiant Defnydd Terfynol (A & D, Modurol, Ynni Gwynt ), a Rhanbarth - Rhagolwg Byd-eang hyd at 2029. ” MarketsandMarkets ™. Medi 2019

Amser post: Gorff-28-2021