Fibra de carbon - avantajele si dezavantajele utilizarii acestui material in industria auto
· Sâmbătă, 05 Septembrie 2009 15:56
· Scris de politiarutiera2
In ultimul secol masinile si camioanele au fost predominant fabricate dintr-un singur material: otelul. Nu este greu sa iti dai seama si de ce: este un material relativ ieftin, se gaseste din abundenta si este usor de modelat in forme complexe, care sa poate fi reparate si cu cele mai rudimentare unelte.
Recent a fost constatata o crestere a materialelor alternative folosite in industria auto. Cel mai popular dupa otel ar fi aluminiul, care este usor dar totusi suficient de rezistent pentru a fi folosit la fabricarea vehiculelor. Necesita insa prea multa energie pentru a fi prelucrat si nu poate fi manevrat la fel de usor ca si otelul. Deci ce alte alternative mai exista?
Fibra de carbon. Ai auzit deigur de materialul-minune, care si-a facut aparitia in forta pe scena automobilelor in ultimii cativa ani. Fibra de carbon este usoara si poate fi modelata in multe forme interesante. In plus arata chiar bine, “cool” daca vrei. Intra in articol pentru a afla care sunt avantajele dar si dezavantajele utilizarii acestui material in industria auto.
Ce este, de fapt, fibra de carbon?
Potrivit Wikipedia, fibra de carbon este un material format din fibre extrem de subtiri, cu un diametru de aproximativ 0.005–0.010 mm, si compus in mare parte din atomi de carbon. Atomii de carbon se aduna si formeaza impreuna cristale microscopice care sunt mai mult sau mai putin aliniate paralel cu axa lunga a fibrei. Cateva mii de fibre de carbon sunt rasucite impreuna pentru a forma un fir, care poate fi utilizat ca atare sau sub forma de tesatura.
Mai pe romaneste, ganditi-va la o bucata de material de la fabrica de textile. Ca si in cazul fabricarii acestuia, fire subtiri de carbon in stare aproape pura sunt rasucite impreuna pentru a forma un fir. Evident, nu poti fabrica masini din material textil (decat daca esti BMW, bineinteles – vezi conceptul Gina), deci ce faci cu el?
Strauri subtiri de astfel de material sunt asezate unul peste altul astfel incat sa aiba o anumita forma, in general manual, folosind un anumit tip de mucegai, iar apoi se aplica un polimer care sa “lege” tesatura din fibra de carbon. De cele mai multe ori, polimerul este un material epoxidic care se intareste prin incalzire, presare sau prin ambele. Dupa ce piesa este finisata, aceeasta este scoasa din mucegai, fiind gata de folosire.
Avantajele oferite de fibra de carbon
Componentele construite din fibra de carbon sunt usoare si rezistente. Ele pot fi folosite cu succes pentru masini si camioane dar si avioane, barci sau chiar biciclete deoarece ofera siguranta si ajuta la obtinerea unui bun coeficient de aerodinamicitate. Dupa cum probabil stiai, un autoturism mai usor necesita un motor mai putin puternic, avand astfel un consum mai scazut.
Dezavantajele fibrei de carbon
Desi masinile care au anumite parti construite din fibra de caron sunt mai usoare si mai performante, fabricarea materialului este mult mai costisitoare si dureaza mult mai mult ca acesta sa fie transformat in componente, comparativ cu otelul sau aluminiul.
Mai mult, dupa producerea unui accident otelul si, uneori, chiar si aluminiul pot fi readuse la forma initiala, insa in cazul fibrei de carbon acest lucru nu prea este posibil. Atunci cand sunt avariate, componentele din fibra de corbon se sfarama efectiv, iar bucatile rezultate nu pot fi reasamblate cu usurinta.
Un alt dezavantaj ar mai fi acela ca, atunci cand automobilul trebuie inlocuit, componentele din plastic, otel si aluminiu pot fi reciclate. Fibra de carbon insa nu este usor de reciclat pentru a fi inca odatat utilizata la fabricarea de noi componente auto.
Concluzie
Un lucru este sigur: chiar daca este greu de reciclat si aproape imposibil de reparat, fibra de carbon va fi utilizata cel putin la construirea masinilor performante si a celor de curse datorita calitatilor sale. Va mai dura insa destul pana sa vedem masini de serie vandute de dealeri asa cum sunt vandute astazi cele fabricate din otel
Fibra de carbon (fibra de carbon), alternativ fibre grafit, grafit carbon sau CF, este un material alcătuit din fibre extrem de subtiri aproximativ 0.005-0.010 mm în diametru şi cea mai mare parte compus din atomi de carbon. Atomi de carbon sunt legate împreună în cristale microscopice care sunt mai mult sau mai puţin aliniate paralel cu axul lung al fibre. Alinierea cristal face fibra foarte puternic pentru dimensiunea sa. Mai multe mii de fibre de carbon sunt rasucite impreuna pentru a forma un fir, care poate fi utilizat de către ea însăşi sau ţesute într-o ţesătură. Fibra de carbon are mai multe modele diferite de legătură şi pot fi combinate cu o rasina de plastic şi rană sau turnată pentru a forma materiale compozite, cum ar fi fibra de carbon din material plastic armat (de asemenea, menţionate ca fibra de carbon), pentru a oferi un material de înaltă rezistenţă-greutate raport. Densitatea de fibra de carbon este, de asemenea, considerabil mai mică decât densitatea de oţel, fiind ideal pentru aplicaţii care necesită greutate redusa. Proprietăţile de fibra de carbon, cum ar fi rezistenţa la tracţiune mare, greutate scăzută, şi expansiunea termică scăzută fac foarte popular în industria aerospaţială, construcţii civile, militare, şi cu motor, împreună cu alte sporturi de concurenţă. Cu toate acestea, este relativ costisitoare în comparaţie cu alte materiale similare, cum ar fi fibra de sticla sau plastic. Fibra de carbon este foarte puternic atunci când întinse sau îndoite, dar slab când este comprimat sau expuse la mare şoc.
Istoria din fibra de carbon Această secţiune are nevoie de citatii suplimentare pentru verificare.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea acestui articol prin adăugarea de referinţe fiabile. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
În 1958, Roger Bacon creat de înaltă performanţă fibre de carbon de la Union Carbide Parma Technical Center, situat în afara din Cleveland, Ohio. [1] Aceste fibre au fost fabricate de încălzire fire de mătase artificială până când carbonizat. Acest proces sa dovedit a fi ineficiente, ca fibre care rezultă conţinea numai aproximativ 20% de carbon şi a avut rezistenta scazuta si proprietati rigiditate. La începutul anilor 1960, un proces a fost dezvoltat de Dr. Akio Shindo la Agenţia de Industriale Ştiinţă şi Tehnologie din Japonia, folosind poliacrilonitril (PAN), ca materie primă. Acest lucru a produs o fibră de carbon, care conţinea aproximativ 55% de carbon.
Puterea cu potenţial ridicat de fibra de carbon a fost realizat în anul 1963 într-un proces dezvoltat la înfiinţarea Royal aeronave la Farnborough, Hampshire. Procesul a fost brevetat de către Ministerul Apararii din Marea Britanie, apoi licenţiat de către NRDC a trei companii britanice: Rolls-Royce, făcând deja fibra de carbon, Morganite şi Courtaulds. Ei au fost capabili să stabilească industriale fibra de carbon facilităţi de producţie în câţiva ani, şi Rolls-Royce a profitat de proprietăţi noi materiale de a sparge în piaţa americană, cu sale RB-211 aero-motor.
îngrijorarea publică au apărut peste capacitatea industriei britanice de a face cele mai bune din această descoperire. În 1969 o Casă de Comunelor selectaţi comisie de anchetă în fibre de carbon profetic întrebat: "Cum atunci este naţiunea să obţină beneficii maxime fără a deveni încă o invenţie britanic a fi exploatat mai mult succes de peste mări" În cele din urmă, această preocupare a fost justificată. Unul câte unul licenţiaţi scos din fabricaţie din fibra de carbon. interes Rolls-Royce a fost în aplicaţiile de stat-of-the-art-aero-motor. procesul de producţie proprie a fost pentru a permite ca aceasta să fie lider în utilizarea de fibra de carbon plastice armate. În-casa de productie ar înceta de obicei o dată pe surse de încredere comerciale au devenit disponibile.
Din păcate, Rolls-Royce a împins state-of-the-art prea mult, prea repede, în utilizarea fibra de carbon în palete de compresor al motorului, care s-au dovedit vulnerabile la daunele produse de impactul pasăre. Ceea ce părea un mare triumf britanic tehnologice în 1968 a devenit rapid un dezastru ca program ambiţios Rolls-Royce pentru RB-211 a fost pe cale de dispariţie. Într-adevăr, probleme de Rolls-Royce a devenit atât de mare că societatea a fost în cele din urmă naţionalizată de guvernul britanic în 1971, precum şi instalaţia de producţie de fibra de carbon a fost vândută pentru a forma "Bristol compozite".
Având în vedere piaţa limitate pentru un produs foarte scump de calitate variabilă, Morganite a decis de asemenea că producţia de fibre de carbon a fost periferică a activităţii sale de bază, lăsând Courtaulds ca singurul producator de mare din Marea Britanie.
Compania a continuat să fibra de carbon, în curs de dezvoltare două pieţe principale: industria aerospaţială şi echipamente sportive. Viteza de producţie şi calitatea produsului au fost îmbunătăţite.
Continuarea colaborare cu personalul de la Farnborough s-au dovedit utile în căutarea pentru o mai bună calitate, dar, în mod ironic, mare avantaj Courtaulds lui ca producator de "Courtelle" precursor acum a devenit o slăbiciune. low cost şi disponibilitatea gata au fost avantajele potenţiale, dar procesul pe baza de apa anorganice utilizate pentru a produce Courtelle făcut sensibile la impurităţi care nu au afectat procesul organice utilizate de către alţi producători din fibra de carbon.
Cu toate acestea, în timpul anilor 1980 Courtaulds a continuat să fie un furnizor major de fibra de carbon pentru sport-goodsmarket, cu Mitsubishi clientului său principal. Dar o mişcare să se extindă, inclusiv constructia unei fabrici de producţie în California, sa dovedit prost. Investiţia nu a genera veniturile anticipate, care să conducă la o decizie de a scoate din zona. Courtaulds încetat din fibra de carbon de producţie în 1991, deşi ironic un supravieţuitor din Marea Britanie producător din fibra de carbon a continuat să prospere face pe baza de fibre pe precursor Courtaulds lui. Inverness bazate pe RK Carbon Fibre Ltd sa concentrat pe producerea de fibra de carbon pentru aplicaţii industriale, şi prin urmare, nu are nevoie pentru a concura la nivelul de calitate atins de către producătorii de peste mări.
În timpul anilor 1970, activitatea experimentală pentru a găsi materii prime alternative a dus la introducerea de fibre de carbon a făcut dintr-un pitch derivate din petrol din prelucrarea petrolului. Aceste fibre de carbon conţinute aproximativ 85% şi au avut puterea excelent la încovoiere.
Structura şi proprietăţile
A 6 filament de carbon uM diametru (care rulează jos de la stânga la dreapta sus), comparativ cu un fir hair.Each uman filament de carbon este un pachet de mai multe filamente de carbon de mii. O singură astfel de filament este un tub subtire, cu un diametru de 5-8 microni şi constă aproape exclusiv din carbon. Cea mai veche generaţie de fibre de carbon (, T300 de exemplu, şi AS4) a avut un diametru de 7-8 micrometri [2] Mai târziu fibre (de exemplu, IM6) au diametre care sunt de aproximativ 5 micrometri.. [2]
Structura atomica a fibra de carbon este similară cu cea de grafit, constând din foi de atomi de carbon (foi graphene) aranjate într-un model hexagonal regulat. Diferenţa constă în modul în care aceste foi de blocare. Grafit este un material cristalin în care foile sunt stivuite paralel unul cu altul în mod regulat. Forţele intermoleculare dintre foile sunt relativ slabe Van der Waals forţe, oferindu-grafit caracteristicile sale moale şi sfărâmicios. În funcţie de precursor pentru a face fibra, fibra de carbon pot fi turbostratic sau grafitic, sau au o structura hibrid cu ambele părţi şi grafitic turbostratic prezent. Din fibra de carbon turbostratic foi de atomi de carbon sunt pliate la intamplare, sau mototolită, împreună. fibre de carbon derivat din poliacrilonitril (PAN) sunt turbostratic, în timp ce fibrele de carbon provenite de la pitch mesophase sunt grafitic după tratament termic la temperaturi de peste 2200 C. Turbostratic fibre de carbon tind să aibă rezistenţă mare la tracţiune, în timp ce tratate termic fibre mesophase-pitch-derivate din carbon au ridicat modulul lui Young şi conductivitate termică ridicată.
Aplicaţii
Coada de un elicopter RC, realizate din fibra de carbon armat fibra polymerCarbon este cel mai folosit în special pentru a consolida materiale compozite, în special clasa de materiale cunoscute ca fibra de carbon sau grafit armat polimeri. Materiale non-polimer poate fi, de asemenea, utilizat ca matrice pentru fibre de carbon. Datorită la formarea de carburi metalice şi consideraţii coroziune, de carbon a văzut un succes limitat în matrice metalică aplicaţii compozite. ranforsat cu carbon-carbon (CRC) este format din grafit armat cu fibre de carbon, structural şi este utilizat în aplicaţii de înaltă temperatură. Fibra găseşte, de asemenea, utilizarea în filtrare de gaze la temperaturi înalte, ca un electrod cu suprafaţă mare şi rezistenţă la coroziune impecabil, şi ca o componentă anti-static. Turnare, un strat subtire de fibre de carbon îmbunătăţeşte semnificativ rezistenta la foc din polimeri sau compozite termorigid deoarece un strat dens, compact de fibre de carbon reflecta eficient de căldură. [3]
SynthesisEach filament de carbon este produs dintr-un polimer precursor. Polimer precursor este de obicei raionale, poliacrilonitril (PAN) sau de smoală de petrol. Pentru polimeri sintetici, cum ar fi mătase artificială sau PAN, precursorul este mai întâi filate în filamente, folosind procese chimice şi mecanice pentru a alinia iniţial atomii polimer într-un mod de a îmbunătăţi proprietăţile fizice ale final fibra de carbon completat. compoziţii precursor şi procese mecanice folosite în timpul filare pot varia în rândul producătorilor. După filare sau desen, fibre polimerice sunt apoi încălzite de a conduce vehicule off atomi de non-carbon (carbonizare), care produc fibra de carbon final. Fibre de carbon pot fi tratate în continuare pentru a îmbunătăţi calităţile de manipulare, apoi rana pe bobine. bobine plagilor sunt apoi folosite pentru a furniza masini care produc fire de fibra de carbon sau fire. [4]
Această secţiune nu cita orice referinte sau surse.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea această secţiune prin adăugarea de citatii la surse de încredere. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
O metodă comună de fabricaţie constă în încălzirea filamente din fibra PAN la aproximativ 300 ° C în aer, care rupe multe legaturi de hidrogen şi se oxidează material. Oxidat PAN este apoi plasat într-un cuptor cu o atmosferă de gaz inert, cum ar fi argon, şi încălzit la aproximativ 2000 ° C, care induce grafitizare a materialului, schimbarea structurii moleculare de obligaţiuni. Când este încălzit în condiţii corecte, aceste lanţuri laterale de obligaţiuni pentru a-side (polimeri scara), formând foi înguste graphene care fuzionează în cele din urmă pentru a forma un singur filament, coloane. Rezultatul este, de obicei 93-95% carbon. fibră de calitate inferioară poate fi fabricat cu ajutorul pitch sau raionale ca precursor în loc de PAN. De carbon poate deveni mai mult îmbunătăţită, ca modul ridicat, sau de carbon de înaltă rezistenţă, prin procese de tratament termic. Carbon încălzite în intervalul de 1500-2000 ° C (de carbonizare a) prezintă cea mai mare rezistenta la rupere (820000 psi, 5650 MPa sau N / mm ²), în timp ce fibra de carbon încălzit 2500 la 3000 ° C (graphitizing) prezintă un modul mai mare de elasticitate (77 milioane psi sau 531 GPa sau 531 kN / mm ²).
Textile Această secţiune nu cita orice referinte sau surse.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea această secţiune prin adăugarea de citatii la surse de încredere. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
Precursori pentru fibre de carbon sunt poliacrilonitril (PAN), raionale şi smoală. Carbon fire de filamente de fibre sunt utilizate în mai multe tehnici de prelucrare: utilizările directe sunt pentru prepregging, înfăşurarea filamentelor, pultruziune, tesut, împletirea, etc fire din fibre de carbon este evaluat de densitatea liniară (greutatea pe unitatea de lungime, şi anume 1 g/1000 m = 1 tex) sau prin numărul de filamente pe număr de fire, în mii. De exemplu, 200 Tex pentru 3000 filamente din fibra de carbon este de trei ori mai puternic ca fibre de carbon 1000, dar este de asemenea de trei ori mai grele. Acest thread poate fi apoi folosite pentru a ţese un filament din fibra de carbon tesatura sau stofa. Apariţia acestui material, în general, depinde de densitatea liniară a firelor şi tesatura ales. Unele tipuri utilizate în mod obişnuit de legătură sunt diagonal, din satin şi simplu. fibre de carbon poate fi, de asemenea, tricotate sau împletite.
Istoria din fibra de carbon Această secţiune are nevoie de citatii suplimentare pentru verificare.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea acestui articol prin adăugarea de referinţe fiabile. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
În 1958, Roger Bacon creat de înaltă performanţă fibre de carbon de la Union Carbide Parma Technical Center, situat în afara din Cleveland, Ohio. [1] Aceste fibre au fost fabricate de încălzire fire de mătase artificială până când carbonizat. Acest proces sa dovedit a fi ineficiente, ca fibre care rezultă conţinea numai aproximativ 20% de carbon şi a avut rezistenta scazuta si proprietati rigiditate. La începutul anilor 1960, un proces a fost dezvoltat de Dr. Akio Shindo la Agenţia de Industriale Ştiinţă şi Tehnologie din Japonia, folosind poliacrilonitril (PAN), ca materie primă. Acest lucru a produs o fibră de carbon, care conţinea aproximativ 55% de carbon.
Puterea cu potenţial ridicat de fibra de carbon a fost realizat în anul 1963 într-un proces dezvoltat la înfiinţarea Royal aeronave la Farnborough, Hampshire. Procesul a fost brevetat de către Ministerul Apararii din Marea Britanie, apoi licenţiat de către NRDC a trei companii britanice: Rolls-Royce, făcând deja fibra de carbon, Morganite şi Courtaulds. Ei au fost capabili să stabilească industriale fibra de carbon facilităţi de producţie în câţiva ani, şi Rolls-Royce a profitat de proprietăţi noi materiale de a sparge în piaţa americană, cu sale RB-211 aero-motor.
îngrijorarea publică au apărut peste capacitatea industriei britanice de a face cele mai bune din această descoperire. În 1969 o Casă de Comunelor selectaţi comisie de anchetă în fibre de carbon profetic întrebat: "Cum atunci este naţiunea să obţină beneficii maxime fără a deveni încă o invenţie britanic a fi exploatat mai mult succes de peste mări" În cele din urmă, această preocupare a fost justificată. Unul câte unul licenţiaţi scos din fabricaţie din fibra de carbon. interes Rolls-Royce a fost în aplicaţiile de stat-of-the-art-aero-motor. procesul de producţie proprie a fost pentru a permite ca aceasta să fie lider în utilizarea de fibra de carbon plastice armate. În-casa de productie ar înceta de obicei o dată pe surse de încredere comerciale au devenit disponibile.
Din păcate, Rolls-Royce a împins state-of-the-art prea mult, prea repede, în utilizarea fibra de carbon în palete de compresor al motorului, care s-au dovedit vulnerabile la daunele produse de impactul pasăre. Ceea ce părea un mare triumf britanic tehnologice în 1968 a devenit rapid un dezastru ca program ambiţios Rolls-Royce pentru RB-211 a fost pe cale de dispariţie. Într-adevăr, probleme de Rolls-Royce a devenit atât de mare că societatea a fost în cele din urmă naţionalizată de guvernul britanic în 1971, precum şi instalaţia de producţie de fibra de carbon a fost vândută pentru a forma "Bristol compozite".
Având în vedere piaţa limitate pentru un produs foarte scump de calitate variabilă, Morganite a decis de asemenea că producţia de fibre de carbon a fost periferică a activităţii sale de bază, lăsând Courtaulds ca singurul producator de mare din Marea Britanie.
Compania a continuat să fibra de carbon, în curs de dezvoltare două pieţe principale: industria aerospaţială şi echipamente sportive. Viteza de producţie şi calitatea produsului au fost îmbunătăţite.
Continuarea colaborare cu personalul de la Farnborough s-au dovedit utile în căutarea pentru o mai bună calitate, dar, în mod ironic, mare avantaj Courtaulds lui ca producator de "Courtelle" precursor acum a devenit o slăbiciune. low cost şi disponibilitatea gata au fost avantajele potenţiale, dar procesul pe baza de apa anorganice utilizate pentru a produce Courtelle făcut sensibile la impurităţi care nu au afectat procesul organice utilizate de către alţi producători din fibra de carbon.
Cu toate acestea, în timpul anilor 1980 Courtaulds a continuat să fie un furnizor major de fibra de carbon pentru sport-goodsmarket, cu Mitsubishi clientului său principal. Dar o mişcare să se extindă, inclusiv constructia unei fabrici de producţie în California, sa dovedit prost. Investiţia nu a genera veniturile anticipate, care să conducă la o decizie de a scoate din zona. Courtaulds încetat din fibra de carbon de producţie în 1991, deşi ironic un supravieţuitor din Marea Britanie producător din fibra de carbon a continuat să prospere face pe baza de fibre pe precursor Courtaulds lui. Inverness bazate pe RK Carbon Fibre Ltd sa concentrat pe producerea de fibra de carbon pentru aplicaţii industriale, şi prin urmare, nu are nevoie pentru a concura la nivelul de calitate atins de către producătorii de peste mări.
În timpul anilor 1970, activitatea experimentală pentru a găsi materii prime alternative a dus la introducerea de fibre de carbon a făcut dintr-un pitch derivate din petrol din prelucrarea petrolului. Aceste fibre de carbon conţinute aproximativ 85% şi au avut puterea excelent la încovoiere.
Structura şi proprietăţile
A 6 filament de carbon uM diametru (care rulează jos de la stânga la dreapta sus), comparativ cu un fir hair.Each uman filament de carbon este un pachet de mai multe filamente de carbon de mii. O singură astfel de filament este un tub subtire, cu un diametru de 5-8 microni şi constă aproape exclusiv din carbon. Cea mai veche generaţie de fibre de carbon (, T300 de exemplu, şi AS4) a avut un diametru de 7-8 micrometri [2] Mai târziu fibre (de exemplu, IM6) au diametre care sunt de aproximativ 5 micrometri.. [2]
Structura atomica a fibra de carbon este similară cu cea de grafit, constând din foi de atomi de carbon (foi graphene) aranjate într-un model hexagonal regulat. Diferenţa constă în modul în care aceste foi de blocare. Grafit este un material cristalin în care foile sunt stivuite paralel unul cu altul în mod regulat. Forţele intermoleculare dintre foile sunt relativ slabe Van der Waals forţe, oferindu-grafit caracteristicile sale moale şi sfărâmicios. În funcţie de precursor pentru a face fibra, fibra de carbon pot fi turbostratic sau grafitic, sau au o structura hibrid cu ambele părţi şi grafitic turbostratic prezent. Din fibra de carbon turbostratic foi de atomi de carbon sunt pliate la intamplare, sau mototolită, împreună. fibre de carbon derivat din poliacrilonitril (PAN) sunt turbostratic, în timp ce fibrele de carbon provenite de la pitch mesophase sunt grafitic după tratament termic la temperaturi de peste 2200 C. Turbostratic fibre de carbon tind să aibă rezistenţă mare la tracţiune, în timp ce tratate termic fibre mesophase-pitch-derivate din carbon au ridicat modulul lui Young şi conductivitate termică ridicată.
Aplicaţii
Coada de un elicopter RC, realizate din fibra de carbon armat fibra polymerCarbon este cel mai folosit în special pentru a consolida materiale compozite, în special clasa de materiale cunoscute ca fibra de carbon sau grafit armat polimeri. Materiale non-polimer poate fi, de asemenea, utilizat ca matrice pentru fibre de carbon. Datorită la formarea de carburi metalice şi consideraţii coroziune, de carbon a văzut un succes limitat în matrice metalică aplicaţii compozite. ranforsat cu carbon-carbon (CRC) este format din grafit armat cu fibre de carbon, structural şi este utilizat în aplicaţii de înaltă temperatură. Fibra găseşte, de asemenea, utilizarea în filtrare de gaze la temperaturi înalte, ca un electrod cu suprafaţă mare şi rezistenţă la coroziune impecabil, şi ca o componentă anti-static. Turnare, un strat subtire de fibre de carbon îmbunătăţeşte semnificativ rezistenta la foc din polimeri sau compozite termorigid deoarece un strat dens, compact de fibre de carbon reflecta eficient de căldură. [3]
SynthesisEach filament de carbon este produs dintr-un polimer precursor. Polimer precursor este de obicei raionale, poliacrilonitril (PAN) sau de smoală de petrol. Pentru polimeri sintetici, cum ar fi mătase artificială sau PAN, precursorul este mai întâi filate în filamente, folosind procese chimice şi mecanice pentru a alinia iniţial atomii polimer într-un mod de a îmbunătăţi proprietăţile fizice ale final fibra de carbon completat. compoziţii precursor şi procese mecanice folosite în timpul filare pot varia în rândul producătorilor. După filare sau desen, fibre polimerice sunt apoi încălzite de a conduce vehicule off atomi de non-carbon (carbonizare), care produc fibra de carbon final. Fibre de carbon pot fi tratate în continuare pentru a îmbunătăţi calităţile de manipulare, apoi rana pe bobine. bobine plagilor sunt apoi folosite pentru a furniza masini care produc fire de fibra de carbon sau fire. [4]
Această secţiune nu cita orice referinte sau surse.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea această secţiune prin adăugarea de citatii la surse de încredere. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
O metodă comună de fabricaţie constă în încălzirea filamente din fibra PAN la aproximativ 300 ° C în aer, care rupe multe legaturi de hidrogen şi se oxidează material. Oxidat PAN este apoi plasat într-un cuptor cu o atmosferă de gaz inert, cum ar fi argon, şi încălzit la aproximativ 2000 ° C, care induce grafitizare a materialului, schimbarea structurii moleculare de obligaţiuni. Când este încălzit în condiţii corecte, aceste lanţuri laterale de obligaţiuni pentru a-side (polimeri scara), formând foi înguste graphene care fuzionează în cele din urmă pentru a forma un singur filament, coloane. Rezultatul este, de obicei 93-95% carbon. fibră de calitate inferioară poate fi fabricat cu ajutorul pitch sau raionale ca precursor în loc de PAN. De carbon poate deveni mai mult îmbunătăţită, ca modul ridicat, sau de carbon de înaltă rezistenţă, prin procese de tratament termic. Carbon încălzite în intervalul de 1500-2000 ° C (de carbonizare a) prezintă cea mai mare rezistenta la rupere (820000 psi, 5650 MPa sau N / mm ²), în timp ce fibra de carbon încălzit 2500 la 3000 ° C (graphitizing) prezintă un modul mai mare de elasticitate (77 milioane psi sau 531 GPa sau 531 kN / mm ²).
Textile Această secţiune nu cita orice referinte sau surse.
Vă rugăm să ajute la îmbunătăţirea această secţiune prin adăugarea de citatii la surse de încredere. Curăţat material nu poate fi contestat şi eliminate. (Noiembrie 2009)
Precursori pentru fibre de carbon sunt poliacrilonitril (PAN), raionale şi smoală. Carbon fire de filamente de fibre sunt utilizate în mai multe tehnici de prelucrare: utilizările directe sunt pentru prepregging, înfăşurarea filamentelor, pultruziune, tesut, împletirea, etc fire din fibre de carbon este evaluat de densitatea liniară (greutatea pe unitatea de lungime, şi anume 1 g/1000 m = 1 tex) sau prin numărul de filamente pe număr de fire, în mii. De exemplu, 200 Tex pentru 3000 filamente din fibra de carbon este de trei ori mai puternic ca fibre de carbon 1000, dar este de asemenea de trei ori mai grele. Acest thread poate fi apoi folosite pentru a ţese un filament din fibra de carbon tesatura sau stofa. Apariţia acestui material, în general, depinde de densitatea liniară a firelor şi tesatura ales. Unele tipuri utilizate în mod obişnuit de legătură sunt diagonal, din satin şi simplu. fibre de carbon poate fi, de asemenea, tricotate sau împletite.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu