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, defnyddiau 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 carbon.Mae gan y ffibrau hyn gryfder tynnol uchel ac maent yn hynod o gryf am eu maint.Mewn gwirionedd, ystyrir mai un math o ffibr carbon - y nanotiwb 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 melin wynt, 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 diamedr pob llinyn o ffibr carbon rhwng pump a 10 micron.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 ac wyth micron.
  • Mae ffibrau carbon ddwywaith mor anystwyth â dur a phum gwaith mor gryf â dur, (fesul uned o bwysau).Maent hefyd yn gwrthsefyll cemegol iawn ac mae ganddynt oddefgarwch tymheredd uchel gydag ehangiad thermol isel.

Deunyddiau Crai
Gwneir ffibr carbon o bolymerau organig, sy'n cynnwys llinynnau hir o foleciwlau sy'n cael eu dal at ei gilydd gan atomau carbon.Mae'r rhan fwyaf o ffibrau carbon (tua 90%) yn cael eu gwneud o'r broses polyacrylonitrile (PAN).Mae swm bach (tua 10%) yn cael ei gynhyrchu o rayon neu'r broses cae petrolewm.

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 fformiwlâu perchnogol a chyfuniadau o ddeunyddiau crai ar gyfer y deunyddiau y maent yn eu cynhyrchu ac yn gyffredinol, maent yn trin y fformwleiddiadau penodol hyn fel cyfrinachau masnach.

Defnyddir y ffibr carbon gradd uchaf gyda'r modwlws mwyaf effeithlon (cyson neu gyfernod a ddefnyddir i fynegi i ba raddau y mae sylwedd yn meddu ar briodwedd arbennig, megis elastigedd) mewn cymwysiadau heriol megis awyrofod.

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

Ar ôl i'r broses garboneiddio gael ei chwblhau, mae'r ffibr sy'n weddill yn cynnwys cadwynau atom carbon hir, wedi'u cyd-gloi'n dynn gydag ychydig neu ddim atomau di-garbon ar ôl.Yna caiff y ffibrau hyn eu gwehyddu i mewn i ffabrig neu eu cyfuno â deunyddiau eraill sydd wedyn yn cael eu clwyfo â 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 gweithgynhyrchu ffibr carbon:

  • Troelli.Mae PAN yn cael ei gymysgu â chynhwysion eraill a'i droi'n ffibrau, sydd wedyn yn cael eu golchi a'u hymestyn.
  • Sefydlogi.Mae'r ffibrau'n cael eu newid yn gemegol i sefydlogi bondio.
  • Carboneiddio.Mae ffibrau sefydlog yn cael eu gwresogi 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.
  • Maintioli.Mae ffibrau'n cael eu gorchuddio a'u dirwyn ar bobinau, sy'n cael eu llwytho ar beiriannau nyddu sy'n troi'r ffibrau yn edafedd o wahanol faint.Yn hytrach na chael eu gwehyddu i ffabrigau, gellir ffurfio ffibrau hefyd yn ddeunyddiau cyfansawdd, gan ddefnyddio gwres, pwysedd, neu wactod i glymu 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 defnyddio laserau i anweddu gronynnau carbon.

Heriau Gweithgynhyrchu
Mae nifer o heriau i weithgynhyrchu ffibrau carbon, gan gynnwys:

  • Yr angen am adferiad a thrwsio 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 wedi'i gyfyngu ar hyn o bryd i gerbydau 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
  • Arcing a siorts mewn offer trydanol oherwydd electro-dargludedd cryf ffibrau carbon

Dyfodol Ffibr Carbon
Wrth i dechnoleg ffibr carbon barhau i esblygu, dim ond arallgyfeirio a chynyddu fydd y posibiliadau ar gyfer ffibr carbon.Yn Sefydliad Technoleg Massachusetts, mae sawl astudiaeth sy'n canolbwyntio ar ffibr carbon eisoes yn dangos llawer iawn o addewid ar gyfer creu technoleg gweithgynhyrchu a dylunio newydd i gwrdd â galw'r diwydiant sy'n dod i'r amlwg.

Mae Athro Cyswllt Peirianneg Fecanyddol MIT John Hart, arloeswr nanotiwb, 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 greu 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 â gwasanaeth meddal - a chyfansoddion ffibr carbon.Yn ôl Hart, creodd timau myfyrwyr hefyd beiriannau a allai drin “allwthio polymerau cyfochrog ardal fawr” a pherfformio “sganio optegol yn y fan a’r lle” o’r broses argraffu.

Yn ogystal, bu Hart yn gweithio gydag Athro Cemeg Cysylltiol MIT, Mircea Dinca ar gydweithrediad tair blynedd a gwblhawyd 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, trawsnewidwyr catalytig mwy effeithlon, paent teneuach, a throsglwyddiad gwres trên pŵer gwell [yn gyffredinol].”

Gyda datblygiadau mor syfrdanol ar y gorwel, nid yw'n syndod 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.”Byd Cyfansawdd.Rhagfyr 19, 2008
  • Sherman, Don.“Y Tu Hwnt i Ffibr Carbon: Mae'r Deunydd Blaengar Nesaf 20 gwaith yn gryfach.”Car a Gyrrwr.Mawrth 18, 2015
  • Randall, Danielle.“Mae ymchwilwyr MIT yn cydweithio 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, Traw, Rayon), Math o Ffibr (Gwyryf, Wedi'i 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.”MarchnadoeddaMarchnadoedd™.Medi 2019

Amser postio: Gorff-28-2021