نحوه ساخت فیبر کربن
فیبر کربن ماده ای با کارایی بالا است که به طور گسترده در هوافضا، خودروسازی، تجهیزات ورزشی و سایر زمینه ها استفاده می شود. فرآیند تولید آن پیچیده و مبتنی بر فناوری است و شامل چندین مرحله حیاتی است. در زیر فرآیند دقیق و داده های مربوط به تولید فیبر کربن آورده شده است.
1. مراحل ساخت فیبر کربن

تولید فیبر کربن عمدتاً به مراحل زیر تقسیم می شود:
| مراحل | توضیحات | پارامترهای کلیدی |
|---|---|---|
| 1. آماده سازی مواد اولیه | معمولا از پلی اکریلونیتریل (PAN) یا آسفالت به عنوان ماده اولیه استفاده می شود | خلوص PAN ≥90% |
| 2. چرخیدن | مواد خام حل شده و سپس از دستگاه ریسندگی عبور داده می شود تا الیاف تشکیل شود. | سرعت چرخش: 100-500 متر در دقیقه |
| 3. پیش اکسیداسیون | حرارت دادن در 200-300 درجه سانتیگراد برای تثبیت فیبر | زمان: 30-120 دقیقه |
| 4. کربنیزاسیون | در دمای بالا (1000-2000 درجه سانتیگراد) برای حذف عناصر غیر کربنی پردازش می شود | گرادیان دما: 5-10 ℃/min |
| 5. گرافیت سازی | پردازش بیشتر در دمای 2500-3000 ℃ برای بهبود استحکام فیبر کربن | زمان: 1-5 دقیقه |
| 6. درمان سطحی | بهبود چسبندگی فیبر و رزین از طریق روش های شیمیایی یا فیزیکی | غلظت عامل درمان: 1-5٪ |
| 7. سایز بندی | یک لایه محافظ برای جلوگیری از آسیب فیبر اعمال کنید | میزان سایزبندی: 0.5-2٪ |
2. فن آوری های کلیدی برای تولید فیبر کربن
فناوری های اصلی تولید فیبر کربن عبارتند از:
1.انتخاب مواد اولیه: فیبر کربن مبتنی بر PAN به دلیل عملکرد عالی و فناوری بالغ در حال حاضر جریان اصلی است.
2.کنترل دما: کنترل دما در مراحل پیش اکسیداسیون و کربنیزاسیون به طور مستقیم بر خواص مکانیکی الیاف تأثیر می گذارد.
3.درمان سطح: از طریق اکسیداسیون یا عملیات پلاسما، نیروی پیوند بین فیبر و ماتریکس افزایش می یابد.
3. داده های عملکرد فیبر کربن
در زیر مقایسه عملکرد فیبر کربن و مواد سنتی است:
| مواد | استحکام کششی (GPa) | مدول الاستیسیته (GPa) | چگالی (g/cm³) |
|---|---|---|---|
| فیبر کربن | 3.5-7.0 | 230-600 | 1.75-2.00 |
| فولاد | 0.5-2.0 | 200-210 | 7.85 |
| آلیاژ آلومینیوم | 0.3-0.5 | 70-80 | 2.70 |
4. زمینه های کاربردی فیبر کربن
فیبر کربن به دلیل وزن سبک و استحکام بالا به طور گسترده در زمینه های زیر استفاده می شود:
1.هوافضا: بدنه هواپیما، قطعات ماهواره و غیره.
2.صنعت خودرو: اجزای سبک وزن مانند بدنه و شاسی.
3.تجهیزات ورزشی: چوب گلف، قفسه دوچرخه و غیره.
4.میدان انرژی: پره های توربین بادی، مخازن ذخیره هیدروژن و غیره.
5. روند توسعه آینده تولید فیبر کربن
با پیشرفت تکنولوژی، تولید فیبر کربن روندهای زیر را نشان خواهد داد:
1.کاهش هزینه: توسعه مواد خام و فرآیندهای کم هزینه برای کاهش قیمت فیبر کربن.
2.عملکرد بالا: بهبود استحکام و مدول الیاف از طریق فناوری نانو و سایر ابزارها.
3.تولید سبز: کاهش مصرف انرژی و آلودگی و دستیابی به توسعه پایدار.
ساخت فیبر کربن یک فرآیند بسیار تخصصی است که شامل ادغام تکنیکهای چند رشتهای است. در آینده، با پیشرفت های تکنولوژیکی، دامنه کاربرد فیبر کربن بیشتر خواهد شد.
جزئیات را بررسی کنید
جزئیات را بررسی کنید