Koolstofvezel: eigenschappen, foto, verkrijgen, gebruik

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-17 10:36

Geavanceerde industrieën en de bouw hebben de laatste tijd veel fundamenteel nieuwe technologieën onder de knie, waarvan de meeste worden geassocieerd met innovatieve materialen. Een gewone gebruiker zou de manifestatie van dit proces kunnen opmerken op het voorbeeld van bouwmaterialen met de toevoeging van composieten. Ook in de auto-industrie worden koolstofelementen geïntroduceerd die de prestaties van sportwagens verhogen. En dit zijn niet alle gebieden waarin koolstofvezel wordt gebruikt. De basis voor dit onderdeel zijn koolstofvezels, waarvan een foto hieronder wordt weergegeven. Het unieke en actieve distributie van composieten van de nieuwe generatie ligt in de onovertroffen technische en fysieke kwaliteiten.

Productietechnologie

Voor de productie van materiaal worden grondstoffen gebruikt in de vorm van natuurlijke of chemische vezels van organische oorsprong. Verder blijven er door een speciale bewerking alleen koolstofatomen over van het originele werkstuk. De belangrijkste beïnvloedende kracht is temperatuur. Het technologische proces omvat de implementatie van verschillende stadia van warmtebehandeling. In de eerste fase wordt de primaire structuur geoxideerd onder temperatuuromstandigheden tot 250 °C. op de volgendeIn het stadium gaat de productie van koolstofvezels over in het carbonisatieproces, waardoor het materiaal in een stikstofomgeving met hoge temperaturen tot 1500 ° C wordt verwarmd. Zo wordt een grafietachtige structuur gevormd. Het hele productieproces wordt voltooid door een laatste behandeling in de vorm van grafitisering bij 3000 °C. In dit stadium bereikt het geh alte aan pure koolstof in de vezels 99%.

Waar wordt koolstofvezel gebruikt?

Als het materiaal in de eerste jaren van popularisering uitsluitend in zeer gespecialiseerde gebieden werd gebruikt, is er tegenwoordig een uitbreiding van de productie waarin deze chemische vezel wordt gebruikt. Het materiaal is vrij plastisch en heterogeen in termen van exploitatiemogelijkheden. Met grote waarschijnlijkheid zal de reikwijdte van dergelijke vezels uitbreiden, maar vandaag hebben de basistypes van materiaalpresentatie op de markt vorm gekregen. We kunnen met name de bouwsector, de geneeskunde, de productie van elektrotechniek, huishoudelijke apparaten, enz. noemen. Wat betreft gespecialiseerde gebieden, is het gebruik van koolstofvezels nog steeds relevant voor fabrikanten van vliegtuigapparatuur, medische elektroden en radarabsorberende materialen.

Productievormen

Allereerst zijn dit hittebestendige textielproducten, waaronder we stoffen, draden, breigoed, vilt, enz. kunnen onderscheiden. Een meer technologische richting is de vervaardiging van composieten. Dit is misschien wel het breedste segment waarin koolstofvezel wordt vertegenwoordigd als basis voor producten voor serieproductie.productie. Dit zijn met name lagers, hittebestendige eenheden, onderdelen en verschillende elementen die in agressieve omgevingen werken. Meestal zijn composieten gericht op de automobielmarkt, maar de bouwsector is ook best bereid om nieuwe voorstellen van fabrikanten van deze chemische vezel in overweging te nemen.

Materiaaleigenschappen

De specifieke technologie voor het verkrijgen van het materiaal heeft zijn stempel gedrukt op de prestaties van de vezels. Als gevolg hiervan is een hoge thermische stabiliteit het belangrijkste onderscheidende kenmerk van de structuur van dergelijke producten geworden. Naast thermische effecten is het materiaal ook bestand tegen chemisch agressieve omgevingen. Toegegeven, als er tijdens het oxidatieproces bij verhitting zuurstof aanwezig is, heeft dit een nadelig effect op de vezels. Maar de mechanische sterkte van koolstofvezel kan concurreren met veel traditionele materialen die als hard en bestand tegen schade worden beschouwd. Deze kwaliteit komt vooral tot uiting in koolstofproducten. Een andere eigenschap waar veel vraag naar is onder technologen van verschillende producten, is het absorptievermogen. Door het actieve oppervlak kan deze vezel worden beschouwd als een efficiënt katalytisch systeem.

Producenten

De leiders in het segment zijn Amerikaanse, Japanse en Duitse bedrijven. Russische technologieën op dit gebied zijn de afgelopen jaren praktisch niet ontwikkeld en zijn nog steeds gebaseerd op de ontwikkelingen van het Sovjettijdperk. Tot op heden de helftDe vezels die in de wereld worden geproduceerd, zijn voor rekening van de Japanse bedrijven Mitsubishi, Kureha, Teijin, enz. Het andere deel wordt verdeeld tussen de Duitsers en de Amerikanen. De Amerikaanse kant is bijvoorbeeld Cytec en in Duitsland wordt koolstofvezel geproduceerd door SGL. Nog niet zo lang geleden kwam het Taiwanese bedrijf Formosa Plastics op de lijst van leiders op dit gebied. Wat de binnenlandse productie betreft, zijn er slechts twee bedrijven die zich bezighouden met de ontwikkeling van composieten - Argon en Khimvolokno. Tegelijkertijd hebben Wit-Russische en Oekraïense ondernemers de afgelopen jaren belangrijke prestaties geleverd door nieuwe niches voor het commerciële gebruik van koolstofvezel te beheersen.

De toekomst van koolstofvezels

Aangezien sommige soorten CFRP binnenkort de productie van producten mogelijk zullen maken die hun oorspronkelijke structuur miljoenen jaren kunnen behouden, voorspellen veel experts een overproductie van dergelijke producten. Desondanks blijven geïnteresseerde bedrijven racen met technologische upgrades. En dit is grotendeels terecht, aangezien de eigenschappen van koolstofvezels een orde van grootte superieur zijn aan die van traditionele materialen. Het is voldoende om de sterkte en hittebestendigheid te onthouden. Op basis van deze voordelen verkennen ontwikkelaars nieuwe ontwikkelingsgebieden. De introductie van het materiaal zal hoogstwaarschijnlijk niet alleen gespecialiseerde gebieden bestrijken, maar ook gebieden die dicht bij de massaconsument staan. Gewone plastic, aluminium en houten elementen kunnen bijvoorbeeld worden vervangen door koolstofvezel, die conventionele materialen zal overtreffen in een aantal prestatiekwaliteiten.

Conclusie

Veel factoren voorkomen een wijdverbreide toepassing van innovatieve kunstmatige vezels. Een van de belangrijkste zijn de hoge kosten. Aangezien koolstofvezel het gebruik van hoogtechnologische apparatuur vereist voor de productie, kan niet elk bedrijf het zich veroorloven om het te verkrijgen. Maar dit is niet het belangrijkste. Feit is dat niet alle fabrikanten geïnteresseerd zijn in dergelijke radicale veranderingen in productkwaliteit. Dus, terwijl de fabrikant de duurzaamheid van één element van de infrastructuur verhoogt, kan de fabrikant niet altijd een vergelijkbare upgrade uitvoeren op aangrenzende componenten. Het resultaat is een onbalans die alle verworvenheden van nieuwe technologieën tenietdoet.