Oglekļa šķiedra: īpašības, foto, iegūšana, izmantošana
Oglekļa šķiedra: īpašības, foto, iegūšana, izmantošana

Video: Oglekļa šķiedra: īpašības, foto, iegūšana, izmantošana

Video: Oglekļa šķiedra: īpašības, foto, iegūšana, izmantošana
Video: Kas ietekmē obligāciju cenu? 2024, Novembris
Anonim

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.

oglekļa šķiedras foto
oglekļa šķiedras foto

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%.

karbona šķiedra
karbona šķiedra

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.

oglekļa šķiedras stiprums
oglekļa šķiedras stiprums

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.

oglekļa šķiedru īpašības
oglekļa šķiedru īpašības

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

oglekļa šķiedru izmantošana
oglekļa šķiedru izmantošana

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

oglekļa šķiedru ražošana
oglekļa šķiedru ražošana

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: