你見過這樣的“線”嗎?直徑只有為發(fā)絲的1/12,含碳量達(dá)90%以上,強(qiáng)度卻是鋼的7—9倍。這就是碳纖維,比鋼強(qiáng)度大、比鋁重量輕,小到釣魚竿、羽毛球拍,大到新能源裝備、航空航天,都有它的身影。碳纖維是一種廣泛應(yīng)用于航天、航空等領(lǐng)域的稀有材料,它細(xì)如發(fā)絲,比重不到鋼的1/4,強(qiáng)度卻是鋼的7~9倍,且耐腐蝕能力非凡,被稱為“黑黃金”“新材料”。使用碳纖維材料的運載火箭能減重,還能減少火箭燃燒的能源。火箭重量每減少1公斤就能少用500千克燃料。同時,火箭的重量越小,它能攜帶的有效載荷就越多,每多一公斤的有效載荷,也都意味著運載成本的降低。而碳纖維的高精度不只能抵抗強(qiáng)宇宙射線的沖擊,也能較好避免太空中晝夜溫差大引起的材料變形等問題,極惡劣的條件下,也能出色穩(wěn)定地發(fā)揮作用。碳纖維主要分為粘膠基、瀝青基和聚丙烯腈(PAN)基三大種類。電暖器碳纖維布廠家
碳纖維也適用于新能源風(fēng)力發(fā)電,由于傳統(tǒng)火力發(fā)電對環(huán)境有污染,所以風(fēng)力發(fā)電越來越受到人們的重視。提高發(fā)電效率一直是風(fēng)力發(fā)電追求的目標(biāo)。隨著科技的進(jìn)步,傳統(tǒng)玻璃纖維在大型復(fù)合材料葉片中逐漸顯示其性能的不足,耐久性好、質(zhì)量輕、高精的玻璃纖維和碳纖維復(fù)合材料成為發(fā)電機(jī)葉片的優(yōu)先材料,可以提高葉片的捕風(fēng)能力。用于對材料強(qiáng)度和剛度要求高的翼緣部位,不但可以提高葉片的承載能力,促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展,而且碳纖維的導(dǎo)電性可避免雷擊損傷。據(jù)分析,采用碳纖維葉片可減重20%~40%。碳纖維在電化學(xué)領(lǐng)域也有應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),碳纖維可以滿足燃料電池的要求,與傳統(tǒng)碳材料相比,具有質(zhì)量輕、體積小和效率高等優(yōu)點。用碳纖維制成質(zhì)子交換膜擴(kuò)散電極材料已經(jīng)得到很好的發(fā)展。廣東自動化設(shè)備碳纖維原產(chǎn)地碳纖維,創(chuàng)新科技帶領(lǐng)工業(yè)新潮流。
高精高伸型碳纖維,其延伸率大于2%。碳纖維的力學(xué)性能十分優(yōu)異,拉伸強(qiáng)度約為2~7GPa,拉伸模量約為200~700GPa,且重量輕,密度約為1.5~2.0g/cm3,只有鋼的四分之一。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有更高的比強(qiáng)度和比模量。除了優(yōu)異的力學(xué)性能外,碳纖維還具有耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、耐疲勞、熱膨脹系數(shù)低、良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等特性。在應(yīng)用方面,碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料形式。它一般不單獨使用,而是作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料。這些復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。碳纖維的這些特性使其成為軍民兩用新材料,屬于技術(shù)密集型和航空敏感的關(guān)鍵材料。
碳纖維始于白熾燈發(fā)光體,日本、英國率先開始PAN基碳纖維研發(fā)。1879年愛迪 明了以碳纖維為發(fā)光體的白熾燈并于美國取得初步成功,但隨后因被鎢絲取代而陷入沉寂。20 世紀(jì) 50年代,美蘇爭霸期間,美國為研發(fā)大型火箭和人造衛(wèi)星以及 提升飛機(jī)性能,急需新型結(jié)構(gòu)材料和耐燒蝕材料,碳纖維又重新出現(xiàn)在材料科學(xué)舞臺。20世紀(jì)60年代,全球碳纖維行業(yè)開始取得技術(shù)突破,日本進(jìn)藤昭男發(fā)明了以聚丙烯腈(PAN)纖維為原料制取碳纖維的方法,并取得了技術(shù) ,為碳纖維工業(yè)化發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)70年代,日本東麗開發(fā)出高性能聚丙烯腈基碳纖維。20世紀(jì)80年代,以日本東麗和美國赫氏為 的公司,生產(chǎn)出 度和高模量產(chǎn)品,碳纖維拉伸強(qiáng)度提升,使應(yīng)用開發(fā)進(jìn)入一個新的高水平階段。20世紀(jì)90年代,碳纖維的拉伸強(qiáng)度、模量進(jìn)一步提升。進(jìn)入21世紀(jì)后,全球碳纖維市場平穩(wěn)發(fā)展,中國奮起直追,逐漸建立起國產(chǎn) 碳纖維產(chǎn)學(xué)研用的研發(fā)生產(chǎn)與應(yīng)用體系。碳纖維材料,工業(yè)界的未來引擎。
碳纖維可以按照原絲類型、纖維形態(tài)、絲束規(guī)格、生產(chǎn)工藝、力學(xué)性能等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類,其中常用的三大分類維度是原絲類型、絲束規(guī)格和力學(xué)性能。按照原絲類型可分為聚丙烯腈(PAN)基、瀝青基、粘膠基等;按照絲束規(guī)格可分為大、小絲束;按照力學(xué)性能可分為標(biāo)模、中模和高模。用碳纖維做小產(chǎn)品和大產(chǎn)品的難度完全不同。20世紀(jì)60年代,碳纖維被美、日等國廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,發(fā)揮了重要的作用,碳纖維及其生產(chǎn)技術(shù)也成為了西方國家對我國嚴(yán)格禁運的重要技術(shù)。在嚴(yán)峻的環(huán)境下,我國科學(xué)家并未放棄,大力創(chuàng)新自主研發(fā)攻關(guān)。中國石化上海石化聯(lián)合多所高校、科研院所、企業(yè),走出了一條以企業(yè)為主體的“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的協(xié)同創(chuàng)新之路,于2018年取得重大突破,成功開發(fā)出48K大絲束碳纖維的聚合、紡絲、氧化炭化成套工藝技術(shù),所生產(chǎn)的碳纖維性能優(yōu)異并實現(xiàn)低成本化。碳纖維材料,工業(yè)發(fā)展的新動能。海南網(wǎng)球拍碳纖維復(fù)合材料
碳纖維材料,工業(yè)發(fā)展的新動力。電暖器碳纖維布廠家
碳纖維密度小、強(qiáng)度高、抗腐蝕性好、柔韌性好、穩(wěn)定性好、應(yīng)變能力強(qiáng),是橋梁、建筑物加固和抗震的理想材料,所以在工業(yè)與民用建筑物、橋梁、隧道等建筑領(lǐng)域發(fā)展很快。碳纖維制成的構(gòu)架屋頂,可減小建筑的體積和質(zhì)量,使施工效率和抗震性提高。碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量高于鋼材,彈性模量與鋼材相當(dāng),但是拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于鋼材,耐久性能好。作為土木工程材料,在美國、日本和歐洲等國家和地區(qū)得到了大量推廣。碳纖維復(fù)合材料補強(qiáng)混凝土?xí)r,不需要加鉚釘和螺栓固定,耐久性好,可提高結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗彎承載力,減少地震危害,施工工藝簡單,不改變混凝土結(jié)構(gòu),延長使用壽命。電暖器碳纖維布廠家