1. Kompozity z uhlíkových vlákien sa skladajú hlavne z uhlíkových vlákien založených na polyakrylonitrile - a matice založené
Uhlíkové vlákno je vláknitý uhlíkový materiál vyrobený z organických matricových vlákien, ako je metóda rozkladu teploty, ako je metóda rozkladu teploty pri inertnom plyne, pri teplote nad 1 000 stupňov Celzia (výsledkom je odstránenie väčšiny prvkov), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), s uhlíkom), pri vysoký polymér s obsahom uhlíka viac ako 90%
Uhlíkové vlákna má vynikajúce mechanické vlastnosti a jej špecifická hmotnosť je menšia ako 1/4 ocele. Pevnosť v ťahu kompozitov z uhlíkových vlákien je všeobecne nad 3500 mPa, čo je 7 - 9 -násobku ocele. Je to vlákno s najvyššou špecifickou pevnosťou a najvyšším špecifickým modulom medzi vysokými {{}} výkonnými vláknami v súčasnosti vyrábané vo veľkom množstve a má nízku hustotu, koróziu, vysoký teplotný odpor, odolnosť proti treniu, rezistencia na únavu, vysoké obsahy s vysokým obsahom vibrácií {{} {{} {{ Nemagnetické, ale má charakteristiky efektu elektromagnetického tienenia a je dôležitým strategickým materiálom pre rozvoj národného obrany a vojenského priemyslu a národného hospodárstva. Všeobecne sa používa vo vojenskom priemysle, leteckom priemysle, športovom tovare, automobilovom priemysle, energetických zariadeniach, zdravotníckych zariadeniach, strojárskych strojoch, preprave, výstavbe a jeho štrukturálnom posilňovaní.
Uhlíkové vlákna sa dá klasifikovať podľa rôznych rozmerov, ako je typ prekurzorov, výrobná metóda a výkon. Podľa typu prekurzoru je možné uhlíkové vlákna klasifikovať do polyakrylonitrilu (pan) -, asphalt - a viscose - uhlíkové vlákno. Spomedzi nich má uhlíkové vlákno na báze polyakrylonitrilu - výhody vynikajúcej kvality hotového produktu, jednoduchého procesu a vynikajúcich mechanických vlastností produktu. Od svojho príchodu v 60. rokoch 20. storočia rýchlo zaberala hlavnú pozíciu, čo predstavuje viac ako 90% z celkových uhlíkových vlákien. V súčasnosti sa uhlíkové vlákna vo všeobecnosti vzťahujú na uhlíkové vlákno založené na Pan -.
Podľa počtu vlákien možno uhlíkové vlákna rozdeliť na malé vleky a veľké vleky a podľa mechanických vlastností možno polyakrylonitril {{{}} založené na uhlíkových vláknach rozdeliť do štyroch kategórií: vysoký {} {}}}, vysoký - silové stredné modelky, vysoký model a vysoké {3} {3} Malé vlečné uhlíkové vlákno boli spočiatku 1K, 3K a 6K a postupne sa vyvíjali na 12 k a 24k. Používa sa hlavne v vysokých - technologických poliach, ako je národný obranný a vojenský priemysel, ako aj športové a voľné výrobky, ako sú lietadlá, rakety, rakety, rakety, rybárske vybavenie, golfové kluby, tenisové rakety atď. Elektromechanické, stavebné inžinierstvo, preprava a energia atď.
Kompozitné materiály z uhlíkových vlákien sa skladajú z matricových materiálov a materiálov na posilňovanie uhlíkových vlákien. Prostredníctvom vzájomnej komplementácie matricových materiálov a uhlíkových vlákien vo výkone sa vytvára synergický účinok. Komplexný výkon kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien je lepší ako výkon pôvodných materiálov komponentov a spĺňa rôzne požiadavky. Kompozitné materiály z uhlíkových vlákien majú charakteristiky ľahkej hmotnosti, dobrých mechanických vlastností, flexibilného konštrukčného dizajnu, nastaviteľného výkonu, širokých zdrojov a nízkych nákladov. Hrajú dôležitú úlohu pri rozvoji národnej obrany a armády a široko sa používajú v rôznych lietadlách, robotoch, raketách, štartovacích vozidlách a satelitoch.
V kompozitných materiáloch z uhlíkových vlákien je maticový materiál založený hlavne na živiu -, čo predstavuje viac ako 90% podielu na trhu. Maticový materiál je rozdelený do dvoch kategórií: kov a non - kov. Bežne používanou kovovou matricou je hliník, horčík, meď, titán a ich zliatiny a ne - kovová matica je hlavne syntetická živica, guma, keramický, grafit, uhlík atď. zložený podiel na trhu.
2. Po dvoch vývojových vlnách sa v oblasti aplikácie naďalej rozširuje
Vývoj uhlíkových vlákien vznikol v 50. a 60. rokoch 20. storočia. Spojené štáty, Japonsko a Spojené kráľovstvo boli prvými, ktorí vyvinuli procesy výroby uhlíkových vlákien. V roku 1958 Roger Bacon of Union Carbide Corporation v Spojených štátoch zahrieval Rayon v argóne a náhodne vyrobil uhlíkové vlákna. Odvtedy sa postupne rozpoznáva potenciál materiálov z uhlíkových vlákien. V roku 1960 vyvinula Richard Millington z HitHompsonovej spoločnosti Glass Glass Company (USA) metódu na zvýšenie obsahu uhlíka vo vláknach Rayon na 99 WT%. V 60. rokoch 20. storočia viedli japonské a britské spoločnosti vývoj laboratórnych technológií výroby uhlíkových vlákien polyakrylonitril (PAN) -. V roku 1959 Akio Shindo z Osaka Inštitútu inžinierskej technológie v Japonsku úspešne vyrobil uhlíkové vlákno s obsahom uhlíka približne 55 WT% pomocou metódy nákladov s nízkym -; TORAY Industries of Japan Trial - vyrábala v roku 1964 Pan Carbon Fiber a podpísala licenčnú zmluvu pre proces PAN s Osaka Institute of Engineering Technology v roku 1970. W. W. Watt, LN Phillips a W. Johnson z Royal Aircraft Corporation v Spojenom kráľovstve v roku 1963 požiadali o patent pre výrobný proces s uhlíkovými vláknami v roku 1963; Následne Národná výskumná a rozvojová spoločnosť Spojeného kráľovstva udelila licencie na proces pre RollSroyce, Morganite a Courtaulds.
Priemysel kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien sa začal v 70. a 80. rokoch 20. storočia. Pri vývoji technológie výroby uhlíkových vlákien Spojené štáty americké, Spojené kráľovstvo a Japonsko úzko spolupracovali. V roku 1970 Toray podpísal dohodu o spolupráci so spoločnosťou Union Carbide Corporation v Spojených štátoch amerických, pričom získal technológiu karbonizácie spoločnosti Union Carbide Corporation v Spojených štátoch amerických a Union Carbide Corporation v Spojených štátoch reprezentoval výrobky z uhlíkových vlákien spoločnosti Toray. V roku 1971 Toray založil 12 - tonové výrobné línie uhlíkových vlákien a začal vyrábať uhlíkové vlákna T300 a v roku 1972 spustil prvý komerčný kompozitný produkt z uhlíkových vlákien - v roku 1972. V roku 1972 sa v ropnej kríze v roku 1973 naliehalo na zníženie hmotnosti fuselage na zníženie konzumácie paliva. Následne výrobcovia lietadiel, ako sú Boeing a Airbus, začali skúmať aplikáciu kompozitov uhlíkových vlákien. V roku 1982 Boeing 757, Boeing 767 a Space Shuttle začali používať uhlíkové vlákna T300. CFRP vstúpila do inžinierskej aplikácie leteckých štruktúr vrátane vojenských a civilných lietadiel. V 80. rokoch 20. storočia, s jednou - výrobnou kapacitou 1 000 ton/rok, Toray v podstate realizoval väčšinu svojich existujúcich produktových sérií, konkrétne skorý T300, strednodobý T800 a T1000 a neskorší M60J. Vďaka rozsiahlej aplikácii kompozitov z uhlíkových vlákien v komponentoch lietadiel prekročila do roku 1988 kumulatívnu produkciu Kumulatívnej výroby uhlíkových vlákien 10 000 ton.
Kompozity z uhlíkových vlákien zažili dve vlny dopytu, prvé poháňané leteckým poľom. Prvá vlna aplikácie kompozitov z uhlíkových vlákien sa objavila v 90. a 2000. rokoch 20. storočia, keď výrobcovia civilných lietadiel úspešne a postupne používali viac kompozitných materiálov z uhlíkových vlákien na výrobu trupov lietadiel, čím spĺňali požiadavky leteckých spoločností na zníženie spotreby paliva, zníženie emisií CO2, zníženia nákladov CO2, znižovania nákladov na dizajn a znižovania nákladov na integráciu dielov prostredníctvom integrácie dielov. V roku 1990 spoločnosť Toray's CFRP Prepreg použila Boeing na hlavnú štruktúru trupu Boeing 777. V roku 2003 Boeing spustil projekt Boeing 787, pričom v trupu a hlavnej štruktúre použil veľké množstvo CFRP (50WT%); V roku 2005 spoločnosť Airbus spustila projekt A350 XWB, ktorý tiež použil veľké množstvo CFRP (53 WT%).
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) uhlíkové vlákniny a jej výrobná kapacita uhlíkových vlákien sa zvýši na 35 000 ton/rok.