Fibra de carbon: proprietăți, fotografie, obținere, utilizare

2025 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2025-01-24 13:24

Industriile avansate și construcțiile au stăpânit recent multe tehnologii fundamental noi, dintre care majoritatea sunt asociate cu materiale inovatoare. Un utilizator obișnuit ar putea observa manifestarea acestui proces pe exemplul materialelor de construcție cu includerea compozitelor. Tot în industria auto se introduc elemente de carbon care cresc performanța mașinilor sport. Și acestea nu sunt toate domeniile în care este folosită fibra de carbon. Baza pentru această componentă este fibrele de carbon, a căror fotografie este prezentată mai jos. De fapt, unicitatea și distribuția activă a compozitelor de nouă generație constă în calitățile tehnice și fizice de neegalat.

Tehnologia de producție

Pentru producerea materialului se folosesc materiile prime sub formă de fibre naturale sau chimice de origine organică. În plus, ca rezultat al prelucrării speciale, din piesa originală rămân doar atomi de carbon. Principala forță de influență este temperatura. Procesul tehnologic presupune implementarea mai multor etape de tratament termic. În prima etapă, structura primară este oxidată în condiții de temperatură de până la 250 °C. Pe următorulÎn această etapă, producția de fibre de carbon trece în procedura de carbonizare, în urma căreia materialul este încălzit într-un mediu cu azot la temperaturi ridicate până la 1500 °C. Astfel, se formează o structură asemănătoare grafitului. Întregul proces de fabricație este finalizat printr-un tratament final sub formă de grafitizare la 3000 °C. În această etapă, conținutul de carbon pur în fibre ajunge la 99%.

Unde se folosește fibra de carbon?

Dacă în primii ani de popularizare materialul era folosit exclusiv în domenii de în altă specializare, astăzi are loc o extindere a producției în care se folosește această fibră chimică. Materialul este destul de plastic și eterogen în ceea ce privește posibilitățile de exploatare. Cu o mare probabilitate, domeniul de aplicare a unor astfel de fibre se va extinde, dar astăzi tipurile de bază de prezentare a materialelor de pe piață au prins contur. În special, putem remarca industria construcțiilor, medicina, fabricarea de electrotehnică, electrocasnice etc. În ceea ce privește domeniile de specialitate, utilizarea fibrelor de carbon este încă relevantă pentru producătorii de echipamente pentru aeronave, electrozi medicali și materiale de absorbție a radarului.

Forme de producție

În primul rând, acestea sunt produse textile rezistente la căldură, printre care putem distinge țesături, fire, tricotaje, pâslă etc. O direcție mai tehnologică este fabricarea compozitelor. Poate că acesta este cel mai larg segment în care fibra de carbon este reprezentată ca bază pentru produsele pentru producția în serie.producție. În special, este vorba despre rulmenți, unități rezistente la căldură, piese și diverse elemente care funcționează în medii agresive. În cea mai mare parte, compozitele sunt concentrate pe piața auto, cu toate acestea, industria construcțiilor este, de asemenea, destul de dispusă să ia în considerare noi propuneri de la producătorii acestei fibre chimice.

Proprietățile materialului

Specificul tehnologiei de obținere a materialului și-a pus amprenta asupra performanței fibrelor. Ca urmare, stabilitatea termică ridicată a devenit principala trăsătură distinctivă a structurii unor astfel de produse. Pe lângă efectele termice, materialul este și rezistent la medii chimice agresive. Adevărat, dacă oxigenul este prezent în timpul procesului de oxidare atunci când este încălzit, acest lucru are un efect dăunător asupra fibrelor. Dar rezistența mecanică a fibrei de carbon poate concura cu multe materiale tradiționale care sunt considerate dure și rezistente la deteriorare. Această calitate este deosebit de pronunțată la produsele din carbon. O altă proprietate care este solicitată în rândul tehnologilor diferitelor produse este capacitatea de absorbție. Datorită suprafeței active, această fibră poate fi considerată un sistem catalitic eficient.

Producători

Liderii din segment sunt companii americane, japoneze și germane. Tehnologiile rusești din acest domeniu practic nu s-au dezvoltat în ultimii ani și se bazează încă pe evoluțiile erei sovietice. Până în prezent, jumătateFibrele produse în lume sunt contabilizate de companiile japoneze Mitsubishi, Kureha, Teijin și altele, iar ceal altă parte este împărțită între germani și americani. De exemplu, partea SUA este Cytec, iar în Germania fibra de carbon este produsă de SGL. Nu cu mult timp în urmă, compania taiwaneză Formosa Plastics a intrat pe lista liderilor în acest domeniu. În ceea ce privește producția internă, doar două companii sunt implicate în dezvoltarea compozitelor - Argon și Khimvolokno. În același timp, antreprenorii din Belarus și Ucraina au realizat realizări semnificative în ultimii ani, stăpânind noi nișe pentru utilizarea comercială a fibrei de carbon.

Viitorul fibrelor de carbon

Deoarece unele tipuri de CFRP vor permite în curând producția de produse care își pot menține structura inițială timp de milioane de ani, mulți experți prevăd o supraproducție a unor astfel de produse. În ciuda acestui fapt, companiile interesate continuă să concureze cu upgrade-uri tehnologice. Și acest lucru este în mare măsură justificat, deoarece proprietățile fibrelor de carbon sunt cu un ordin de mărime superioare celor ale materialelor tradiționale. Este suficient să vă amintiți puterea și rezistența la căldură. Pe baza acestor avantaje, dezvoltatorii explorează noi domenii de dezvoltare. Introducerea materialului, cel mai probabil, va acoperi nu numai domenii specializate, ci și zone apropiate consumatorului de masă. De exemplu, elementele obișnuite din plastic, aluminiu și lemn pot fi înlocuite cu fibră de carbon, care va depăși materialele convenționale într-o serie de calități de performanță.

Concluzie

Mulți factori împiedică adoptarea pe scară largă a fibrelor artificiale inovatoare. Unul dintre cele mai semnificative este costul ridicat. Deoarece fibra de carbon necesită utilizarea echipamentelor de în altă tehnologie pentru producție, nu orice companie își poate permite să o obțină. Dar acesta nu este cel mai important lucru. Cert este că nu toți producătorii sunt interesați de schimbări atât de radicale în calitatea produsului. Deci, în timp ce crește durabilitatea unui element al infrastructurii, producătorul nu poate efectua întotdeauna o actualizare similară pe componentele adiacente. Rezultatul este un dezechilibru care anulează toate realizările noilor tehnologii.