2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2023-12-17 10:35
Attīstītās nozares un būvniecība pēdējā laikā ir apguvušas daudzas principiāli jaunas tehnoloģijas, no kurām lielākā daļa ir saistītas ar inovatīviem materiāliem. Vienkāršs lietotājs varētu pamanīt šī procesa izpausmi būvmateriālu piemērā ar kompozītmateriālu iekļaušanu. Arī automobiļu rūpniecībā tiek ieviesti oglekļa elementi, kas palielina sporta automašīnu veiktspēju. Un šīs nav visas jomas, kurās tiek izmantota oglekļa šķiedra. Šīs sastāvdaļas pamatā ir oglekļa šķiedras, kuru fotoattēls ir parādīts zemāk. Patiesībā jaunās paaudzes kompozītmateriālu unikalitāte un aktīvā izplatīšana slēpjas nepārspējamās tehniskajās un fiziskajās kvalitātēs.
Ražošanas tehnoloģija
Materiāla ražošanai izejvielas tiek izmantotas organiskas izcelsmes dabisko vai ķīmisko šķiedru veidā. Turklāt īpašas apstrādes rezultātā no sākotnējās sagataves paliek tikai oglekļa atomi. Galvenais ietekmējošais spēks ir temperatūra. Tehnoloģiskais process ietver vairāku termiskās apstrādes posmu ieviešanu. Pirmajā posmā primārā struktūra tiek oksidēta temperatūras apstākļos līdz 250 °C. NākamajāPosmā oglekļa šķiedru ražošana pāriet karbonizācijas procedūrā, kā rezultātā materiāls tiek uzkarsēts slāpekļa vidē augstā temperatūrā līdz 1500 °C. Tādējādi veidojas grafītam līdzīga struktūra. Viss ražošanas process tiek pabeigts ar galīgo apstrādi grafitizācijas veidā 3000 °C temperatūrā. Šajā posmā tīrā oglekļa saturs šķiedrās sasniedz 99%.
Kur tiek izmantota oglekļa šķiedra?
Ja pirmajos popularizēšanas gados materiāls tika izmantots tikai ļoti specializētās jomās, tad šodien notiek ražošanas paplašināšanās, kurā tiek izmantota šī ķīmiskā šķiedra. Materiāls ir diezgan plastisks un izmantošanas iespēju ziņā neviendabīgs. Ar lielu varbūtību šādu šķiedru klāsts paplašināsies, taču šodien tirgū ir izveidojušies pamata materiālu prezentācijas veidi. Īpaši var atzīmēt būvniecības nozari, medicīnu, elektrotehnikas, sadzīves tehnikas ražošanu uc Kas attiecas uz specializētajām jomām, oglekļa šķiedru izmantošana joprojām ir aktuāla gaisa kuģu aprīkojuma, medicīnas elektrodu un radaru absorbējošu materiālu ražotājiem.
Ražošanas formas
Pirmkārt, tie ir karstumizturīgi tekstilizstrādājumi, starp kuriem var atšķirt audumus, diegus, adījumus, filcu u.c. Tehnoloģiskāks virziens ir kompozītmateriālu ražošana. Iespējams, šis ir visplašākais segments, kurā oglekļa šķiedra tiek pārstāvēta kā sērijveida produktu pamats.ražošanu. Jo īpaši tie ir gultņi, karstumizturīgi mezgli, detaļas un dažādi elementi, kas darbojas agresīvā vidē. Pārsvarā kompozītmateriāli ir orientēti uz automobiļu tirgu, tomēr arī būvniecības nozare ir diezgan gatava izskatīt jaunus šīs ķīmiskās šķiedras ražotāju priekšlikumus.
Materiāla īpašības
Materiāla iegūšanas tehnoloģijas specifika atstāja savas pēdas šķiedru darbībā. Tā rezultātā augsta termiskā stabilitāte ir kļuvusi par šādu izstrādājumu struktūras galveno atšķirīgo iezīmi. Papildus termiskajai iedarbībai materiāls ir izturīgs arī pret ķīmiski agresīvu vidi. Tiesa, ja oksidācijas procesā karsējot atrodas skābeklis, tas negatīvi ietekmē šķiedras. Bet oglekļa šķiedras mehāniskā izturība var konkurēt ar daudziem tradicionālajiem materiāliem, kas tiek uzskatīti par cietiem un izturīgiem pret bojājumiem. Šī kvalitāte ir īpaši izteikta oglekļa izstrādājumos. Vēl viena īpašība, kas ir pieprasīta dažādu produktu tehnologu vidū, ir absorbcijas spēja. Pateicoties aktīvajai virsmai, šo šķiedru var uzskatīt par efektīvu katalītisko sistēmu.
Producenti
Segmenta līderi ir Amerikas, Japānas un Vācijas uzņēmumi. Krievijas tehnoloģijas šajā jomā pēdējos gados praktiski nav attīstījušās un joprojām balstās uz padomju laika norisēm. Līdz šim pusePasaulē ražotās šķiedras veido japāņu kompānijas Mitsubishi, Kureha, Teijin u.c., otru daļu sadala vācieši un amerikāņi. Piemēram, ASV puse ir Cytec, un Vācijā oglekļa šķiedru ražo SGL. Ne tik sen Taivānas uzņēmums Formosa Plastics iekļuva līderu sarakstā šajā jomā. Kas attiecas uz vietējo ražošanu, tikai divi uzņēmumi nodarbojas ar kompozītmateriālu izstrādi - Argon un Khimvolokno. Tajā pašā laikā B altkrievijas un Ukrainas uzņēmēji pēdējos gados ir guvuši ievērojamus sasniegumus, apgūstot jaunas nišas oglekļa šķiedras komerciālai izmantošanai.
Oglekļa šķiedru nākotne
Tā kā daži CFRP veidi drīz ļaus ražot produktus, kas var saglabāt savu sākotnējo struktūru miljoniem gadu, daudzi eksperti prognozē šādu produktu pārprodukciju. Neskatoties uz to, ieinteresētie uzņēmumi turpina sacensties ar tehnoloģiskiem jauninājumiem. Un tas lielā mērā ir pamatots, jo oglekļa šķiedru īpašības ir daudz augstākas nekā tradicionālo materiālu īpašības. Pietiek atcerēties izturību un karstumizturību. Pamatojoties uz šīm priekšrocībām, izstrādātāji pēta jaunas attīstības jomas. Materiāla ieviešana, visticamāk, attieksies ne tikai uz specializētām jomām, bet arī masveida patērētājam pietuvinātām jomām. Piemēram, parastos plastmasas, alumīnija un koka elementus var aizstāt ar oglekļa šķiedru, kas vairākās veiktspējas īpašībās pārspēs tradicionālos materiālus.
Secinājums
Daudzi faktori neļauj plaši izplatīt novatorisku mākslīgo šķiedru. Viens no būtiskākajiem ir augstās izmaksas. Tā kā oglekļa šķiedras ražošanā ir jāizmanto augsto tehnoloģiju aprīkojums, ne katrs uzņēmums var atļauties to iegūt. Bet tas nav pats svarīgākais. Fakts ir tāds, ka ne visi ražotāji ir ieinteresēti tik radikālas produktu kvalitātes izmaiņas. Tātad, vienlaikus palielinot viena infrastruktūras elementa izturību, ražotājs ne vienmēr var veikt līdzīgu jaunināšanu blakus esošajām sastāvdaļām. Rezultāts ir nelīdzsvarotība, kas atceļ visus jauno tehnoloģiju sasniegumus.
Ieteicams:
Smilšu veidi, to īpašības, ieguve un izmantošana
Šodien gandrīz visus smilšu veidus cilvēks izmanto dažādās darbības un rūpniecības jomās. Upes smiltis ir būvmaisījums, kas tiek iegūts no upes gultnes. Šim materiālam ir diezgan augsta attīrīšanas pakāpe, tāpēc konstrukcijā nav sīku akmeņu, mālu saturošu piemaisījumu un svešķermeņu ieslēgumu
Kas ir oglekļa audums? Oglekļa auduma pielietojums dažādās darbības jomās
Kas ir oglekļa audums? Šis ir materiāls, kas sastāv no īpaši vieglām un spēcīgām pastiprināta polimēra šķiedrām. Savā kodolā šis polimērs ir gara molekulu ķēde, ko satur oglekļa atomi. Parasti oglekļa auduma ražošanā izmantotais polimērs ir deviņdesmit procenti oglekļa, kas sajaukts ar desmit procentiem dažādu piedevu
Dabasgāzes izmantošana. Dabasgāze: sastāvs, īpašības
Ko mēs zinām par ogļūdeņražiem? Nu, varbūt kaut kas no skolas mācību programmas ķīmijā, un medijos periodiski mirgojošs vārds metāns… Ko mēs zinām par dabasgāzi, izņemot tās sprādzienbīstamās īpašības? Kādam vēl dabasgāzes pielietojumam, ja neskaita labi zināmo gatavošanu un dzīvojamo ēku apkuri? Kas jauns enerģijas patēriņa un energoapgādes drošības pasaulē?
Cilindri ar oglekļa dioksīdu: īpašības, sastāvs un tilpums
Svarīgi ņemt vērā, ka piecdesmit litru balona glabāšana ir atļauta tikai ārā speciālā skapī, kā arī ar speciālu marķējumu. Tā kā konteineri ir izgatavoti no metāla, to masa ir diezgan liela, pat ja tie ir tukši. Viena tukša cilindra svars ir robežās no 4 līdz 22 kg un ir atkarīgs no darba tilpuma
Strukturālā stikla šķiedra: īpašības, šķirnes un pielietojums
Stikla šķiedra ir labi zināms materiāls, ko izmanto daudzās rūpniecības, kuģubūves un autobūves jomās. Tās slavenākais un populārākais veids ir strukturālā stikla šķiedra. Īpaši bieži to izmanto līmēšanai
