1. süsinikkiust komposiidid koosnevad peamiselt polüakrüülonitriil - põhinevatest süsinikkiududest ja vaigust - põhinevad maatriksid, millel on olulised jõudlusprobleemid
Süsinikkiud on hõõgniidiline süsinikmaterjal, mis on valmistatud orgaanilistest maatriksikiududest, näiteks polüakrüülonitriil (või asfalt, viskoosi) kõrge - temperatuuri lagunemismeetodi abil inertgaasil temperatuuril üle 1000 kraadi Celsius (tulemuseks on enamik elementide eemaldamine, välja arvatud süsinik), mis on 10} {{3} {}. kõrge polümeer, süsinikusisaldus üle 90%
Süsinikkiududel on suurepärased mehaanilised omadused ja selle spetsiifiline gravitatsioon on väiksem kui 1/4 terasest. Süsinikkiust komposiitide tõmbetugevus on üldiselt üle 3500MPa, mis on 7 - 9 korda suurem. See on kiudained kõrgeima spetsiifilise tugevuse ja kõrgeima spetsiifilise mooduliga kõrgete - jõudluskiudude hulgas, mida praegu toodetakse praegu suurtes kogustes, ja sellel on madal tihedus, korrosioonikindlus, kõrge temperatuurikindlus, hõõrdetakistus, väsimusresistentsus, kõrge vibratsiooniga nõrgenemine, kõrge elektriline ja soojuslik konstruktsioon, kõrge soojus- ja niiske, madala soojusega ja 8 {8 {8 {8 {8 {8 {8 {8}. Mittemagnetiline, kuid sellel on elektromagnetilise varjestuse efekti omadused ning see on oluline strateegiline materjal riigikaitse ja sõjatööstuse ning rahvamajanduse arendamiseks. Seda kasutatakse laialdaselt sõjaväevaldkonnas, kosmoses, spordikaupade, autotööstuses, energiaseadmetes, meditsiiniseadmetes, insenerimehhanismides, transpordis, ehituses ja selle struktuurilise tugevdamisega.
Süsinikkiudu saab klassifitseerida erinevate mõõtmete järgi, näiteks eelkäija tüüp, tootmismeetod ja jõudlus. Vastavalt eelkäija tüübile saab süsinikkiudu liigitada polüakrüülonitriiliks (Pan) - põhineb, asfalt - põhineb ja viskoos - põhineb süsinikkiust. Nende hulgas on polüakrüülonitriil - põhineval süsinikkiudil suurepärase valmistoote kvaliteedi, lihtsa protsessi ja suurepäraste tootemehaaniliste omaduste eelised. Alates oma 1960. aastate tulekust on see kiiresti peavoolu positsiooni hõivanud, moodustades enam kui 90% kogu süsinikkiust. Praegu viitab süsinikkiud üldiselt pannile - põhinevale süsinikkiust.
Vastavalt kiudude arvule võib süsinikkiudu jagada väikesteks ja suurteks juttudeks ning mehaaniliste omaduste kohaselt saab polüakrüülonitriil - põhinevad süsinikkiud jagada nelja kategooriasse: kõrge - tugevuse tüüp, kõrge- tugevuse keskmine mudel, kõrge mudel ja 3}. Väike pukseerimissüsinikkiud oli algselt 1K, 3K ja 6K ning arenes järk -järgult 12k ja 24K. Seda kasutatakse peamiselt kõrgetes - tehnilistes valdkondades nagu riigikaitse ja sõjaväetööstus, samuti spordi- ja vaba aja veetmise tooted, näiteks lennukid, raketid, raketid, satelliidid, kalapüügivarustus, golfiklubid, tennisereketid jne. Suured lastise süsinikkiud viitavad tavaliselt süsinikkiududele, sealhulgas 48K, sh 48K, 60K, mis on tekstitud, ja mis on esitatud. Tervis, elektromehaaniline, tsiviilehitus, transport ja energia jne.
Süsinikkiust komposiitmaterjalid koosnevad maatriksmaterjalidest ja süsinikkiust tugevdusmaterjalidest. Maatriksimaterjalide ja süsinikkiu vastastikuse täiendamise kaudu tulemuslikkuses saadakse sünergistlik efekt. Süsinikkiust komposiitmaterjalide terviklik jõudlus on parem kui algse komponendi materjalide oma ja vastab erinevatele nõuetele. Süsinikkiust komposiitmaterjalidel on omadused kerged, head mehaanilised omadused, painduv konstruktsiooni kujundus, reguleeritav jõudlus, laiad allikad ja madalad kulud. Nad mängivad olulist rolli riigikaitse ja sõjaväe arendamisel ning neid on laialdaselt kasutatud erinevates lennukites, droonides, rakettides, käivitamissõidukites ja satelliites.
Süsinikkiust komposiitmaterjalides põhineb maatriksmaterjal peamiselt -, mis moodustab enam kui 90% turuosast. Maatriksmaterjal on jagatud kahte kategooriasse: metall ja non - metall. Tavaliselt kasutatav metallmaatriks on alumiinium, magneesium, vask, titaan ja nende sulamid ning mitte - metallimaatriks on peamiselt sünteetiline vanus, kumm, keraamika, grafiit, süsinik jne. Praegu on süsinikkiudude komposiitmaterjalid, kui süsinik Fiber on peamiselt süsinik (7}} Composition (Cfrp), mis on rohkem kui CFRP). Jaga.
2. pärast kahte arenduslainet laieneb rakendusvaldkond jätkuvalt
Süsinikkiude areng sai alguse 1950ndatel ja 1960ndatel. Ameerika Ühendriigid, Jaapan ja Ühendkuningriik arendasid esimestena süsinikkiust tootmisprotsesse. 1958. aastal soojendas Ameerika Ühendriikides Union Carbide Corporationi Roger Bacon argoonis Rayonit ja valmistas kogemata süsinikkiudu. Sellest ajast alates on järk -järgult tunnustatud süsinikkiumaterjalide potentsiaali. 1960. aastal töötas Richard Millington Hithompson FiberGlass Company (USA) välja meetodi Rayoni kiudude süsiniku sisalduse suurendamiseks 99 WT%-ni. 1960. aastatel juhtisid Jaapani ja Briti ettevõtted polüakrüülonitriili (Pan) {{13} }põhise süsinikkiust tootmise laboritehnoloogia arendamist. Aastal 1959 tootis Jaapani Osaka inseneritehnoloogia instituudi Akio Shindo edukalt süsinikkiudu, mille süsinikusisaldus oli umbes 55WT%, kasutades madalat - kulumeetodit; Jaapani TORAY INDUSTRIES TUNNITUS - koostas 1964. aastal Pan -süsinikukiudu ja sõlmis 1970. aastal Osaka inseneritehnoloogia instituudiga Litsentsilepingu. W. Watt, Ln Phillips ja W. Johnson, kes on Ühendkuningriigi kuninglikust lennukist Corporationist, taotlesid 1963. aastal Süsinikukiude tootmise protsessi patendi jaoks patendi jaoks; Seejärel andis Ühendkuningriigi riiklik teadus- ja arendustegevuse korporatsioon rollsroyce'i, morganiidi ja Courtauldsi protsessi litsentse.
Süsinikkiust komposiitmaterjalide tööstus sai alguse 1970. ja 1980. aastatel. Süsinikukiudade tootmistehnoloogia arendamisel on Ameerika Ühendriigid, Ühendkuningriik ja Jaapan teinud tihedat koostööd. 1970. aastal sõlmis Toray koostöölepingu Ameerika Ühendriikide Union Carbide Corporationiga, hankides Ameerika Ühendriikide Union Carbide Corporationi karbiidide karbiiditehnoloogia ja Ameerika Ühendriikide Union Carbide Corporation esindasid Toray süsinikkiust tooteid. 1971. aastal lõi Toray 12 - tonni süsinikkiust tootmisliini ja hakkas tootma T300 süsinikkiudu ning käivitas 1972. aastal esimese kommertsliku süsinikkiuga komposiitprodukti - kalapüügivarda. 1973. aastal muutis õlikriis lennukite jaoks kiireloomuliseks, et vähendada kuumade tarbimise vähendamist. Seejärel hakkasid lennukitootjad nagu Boeing ja Airbus uurima süsinikkiust komposiitide kasutamist. 1982. aastal hakkasid Boeing 757, Boeing 767 ja kosmosesüstik kasutama T300 süsinikkiudu. CFRP on sisenenud kosmosestruktuuride, sealhulgas sõjaväe ja tsiviillennukite insenerile. 1980ndatel, kus üks - liini tootmisvõimsus on 1000 tonni aastas, on Toray põhimõtteliselt mõistnud suurema osa oma olemasolevast tootesarjast, nimelt T300 algusest, vaheajast T800 ja T1000 ning hilisemat M60J. Süsinikkiust komposiitide laialdase kasutamisega õhusõidukite komponentides ületas Toray kumulatiivne süsinikkiust tootmine 1988. aastaks 10 000 tonni.
Süsinikkiust komposiitidel on kogenud kahte nõudluse lainet, mis on esimene aerospace'i väljal. Süsinikkiust komposiitide esimene laine ilmus 1990ndatel ja 2000ndatel, kui tsiviillennukite tootjad kasutasid edukalt ja järk -järgult rohkem süsinikkiust komposiitmaterjale õhusõidukite kere tootmiseks, täites seeläbi lennuettevõtjate nõudeid kütusekulu vähendamiseks, süsinikdioksiidi heitkoguste vähendamiseks, pikendades disaini eluiga ja vähendades tööriistade ja osade integreerimist. 1990. aastal kasutas Boeing Boeing 777 peamise konstruktsiooni jaoks Boeing Toray CFRP prepregi. 2003. aastal käivitas Boeing Boeing 787 projekti, kasutades kere ja põhistruktuuri suures koguses CFRP -d (50WT%); 2005. aastal käivitas Airbus projekti A350 XWB, milles kasutati ka suurt kogust CFRP -d (53WT%).
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) süsinikkiud ja selle süsinikkiudaine tootmisvõimsus suureneb 35 000 tonnis aastas.
