Ίνα άνθρακα

Σύνθεση και ιδιότητες ινών άνθρακα

Οι ίνες άνθρακα είναι ένα είδος υλικού ινών υψηλής απόδοσης με κύριο συστατικό το στοιχείο άνθρακα.

• Υψηλή αντοχή

Αυτή η υψηλή αντοχή οφείλεται στη μοναδική μικροδομή του. Η σφιχτή δομή του το καθιστά ικανό να αντέχει τεράστιες εξωτερικές δυνάμεις χωρίς να σπάει εύκολα. Όσον αφορά τη συμπίεση των ινών άνθρακα, αν και η συμπιεστική του απόδοση είναι ελαφρώς χειρότερη από την εφελκυστική, εξακολουθεί να παρουσιάζει καλή αντοχή, και η αντοχή σε συμπίεση των ινών άνθρακα σε σύγκριση με τον χάλυβα, στην ειδική αντοχή (αναλογία αντοχής προς πυκνότητα) έχει ένα σημαντικό πλεονέκτημα, στην αεροδιαστημική και σε άλλους τομείς που είναι εξαιρετικά ευαίσθητοι στο βάρος του υλικού, αυτό το χαρακτηριστικό το κάνει να ξεχωρίζει.

• Χαμηλή πυκνότητα

Η πυκνότητα των ινών άνθρακα είναι περίπου 1,5-2,0g/cm³, δηλαδή μόνο το 1/4-1/5 της πυκνότητας του χάλυβα. Η χαμηλή πυκνότητα των ινών άνθρακα οφείλεται κυρίως στην ειδική μικροδομή τους. Η οργανική ίνα ανθρακοποιείται σε υψηλή θερμοκρασία, κατά τη διάρκεια της οποίας απομακρύνεται μεγάλος αριθμός στοιχείων που δεν αποτελούν άνθρακα, όπως το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο, και τα άτομα άνθρακα σχηματίζουν ένα γραφίτης-όμοια κρυσταλλική δομή τοποθετημένη κατά μήκος του άξονα της ίνας. Η διάταξη αυτή προσδίδει στην ίνα άνθρακα τόσο υψηλή αντοχή όσο και σχετικά χαλαρή εσωτερική δομή, με μεγάλες ατομικές αποστάσεις και στην πλειοψηφία της ελαφριά άτομα άνθρακα, οπότε η συνολική πυκνότητα είναι χαμηλή.

• Καλή χημική σταθερότητα

Οι ίνες άνθρακα έχουν καλή ανοχή στις γενικές χημικές ουσίες, μπορούν να διατηρήσουν σταθερή απόδοση σε διάφορα χημικά περιβάλλοντα, όπως οξέα και αλκάλια, και δεν είναι εύκολο να προκαλέσουν χημικές αντιδράσεις που υποβαθμίζουν την απόδοση, εξασφαλίζοντας έτσι τη μακροπρόθεσμη αξιόπιστη εργασία τους υπό σύνθετες συνθήκες. Είτε πρόκειται για ένα υγρό θαλάσσιο περιβάλλον είτε για μια βιομηχανική περιοχή γεμάτη χημική διάβρωση, τα προϊόντα από ίνες άνθρακα μπορούν να διατηρήσουν μακροπρόθεσμα τη δομική ακεραιότητα και τη σταθερότητα των επιδόσεων.

Κατασκευή ινών άνθρακα

Ίνα άνθρακα η κατασκευή είναι πιο σύνθετη και λεπτή. Η πρώτη είναι η προετοιμασία των πρώτων υλών και οι ίνες πολυακρυλονιτριλίου (PAN) χρησιμοποιούνται ως πρόδρομες ουσίες. Στη συνέχεια πραγματοποιείται επεξεργασία προ-οξείδωσης, έτσι ώστε η ίνα να θερμαίνεται στον αέρα σε περίπου 200-300 ° C, σχηματίζοντας μια θερμοσταθερή τραπεζοειδή δομή. Ακολουθεί η ενανθράκωση διαδικασία, υπό την προστασία ενός αδρανούς αερίου, η προ-οξειδωμένη ίνα θερμαίνεται στους 1000-1500 ° C για να αφαιρεθεί το στοιχείο άνθρακα και να σχηματιστεί μια ίνα άνθρακα με υψηλότερη περιεκτικότητα σε άνθρακα. άνθρακας περιεχόμενο. Στη συνέχεια μπορεί να γραφιτοποιηθεί για να βελτιωθεί περαιτέρω η κρυσταλλικότητα και οι ιδιότητες των ινών.

Στο στάδιο της διαμόρφωσης, η χύτευση με συμπίεση ινών άνθρακα είναι μία από τις συνήθως χρησιμοποιούμενες μεθόδους, δηλαδή, οι ίνες άνθρακα και η ρητίνη και άλλα υλικά μήτρας αναμιγνύονται σε ορισμένη αναλογία, τοποθετούνται στο καλούπι και στερεοποιούνται υπό ορισμένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας για την κατασκευή σύνθετων υλικών διαφόρων σχημάτων, όπως πλάκες ινών άνθρακα, σωλήνες και ούτω καθεξής. Σε αυτή τη διαδικασία, ο ακριβής έλεγχος της πίεσης, της θερμοκρασίας, του χρόνου και άλλων παραμέτρων είναι απαραίτητος για τη διασφάλιση της ποιότητας του προϊόντος. Ως εκ τούτου, κατά την επιλογή ινών άνθρακα υψηλής ποιότητας, θα πρέπει να λαμβάνονται εμφατικά υπόψη βασικοί δείκτες επιδόσεων, όπως η αντοχή των ινών άνθρακα σε εφελκυσμό Mpa, η αντοχή σε θλίψη, το μέτρο ελαστικότητας και η πυκνότητα.

Αν θέλετε να μάθετε περισσότερα για τις ίνες άνθρακα, οι προμηθευτές σας θα σας παρέχουν επαγγελματικές εξηγήσεις και καθοδήγηση και θα σας παρέχουν πλήθος τεχνικών συμβουλών. Επιπλέον, μπορείτε να επιλέξετε από ένα ευρύ φάσμα τύπων προϊόντων ινών άνθρακα, όπως μονόδρομες ίνες άνθρακα, πλεγμένες ίνες άνθρακα, κομμένες ίνες άνθρακα ή ίνες άνθρακα prepreg.

Εφαρμογές των ινών άνθρακα

Αεροδιαστημική

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ίνες άνθρακα για φτερά αεροσκαφών, ατράκτους και άλλα δομικά στοιχεία. Έχει μικρό βάρος και χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής. Μπορεί ταυτόχρονα να μειώσει το βάρος του αεροσκάφους, να ανταποκριθεί στις διάφορες μηχανικές απαιτήσεις κατά τη διάρκεια της πτήσης, όπως να αντέξει την αντοχή σε εφελκυσμό και την αντοχή σε συμπίεση κατά την πτήση, να βελτιώσει την αποδοτικότητα των καυσίμων.

Αυτοκινητοβιομηχανία

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ανθρακονήματα για την κατασκευή πλαισίων αμαξωμάτων, εξαρτημάτων κ.λπ. Η χρήση ανθρακονημάτων μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά το ίδιο το βάρος του αυτοκινήτου, να βελτιώσει την απόδοση επιτάχυνσης και την οικονομία καυσίμου του αυτοκινήτου και όταν το όχημα υπόκειται σε εξωτερικές δυνάμεις, όπως συγκρούσεις, η καλή αντοχή του σε θλίψη μπορεί να παρέχει ορισμένη προστασία ασφαλείας.

Αθλητικά είδη

Ο τομέας των αθλητικών ειδών είναι επίσης άρρηκτα συνδεδεμένος με τις ίνες άνθρακα. Οι ρακέτες μπάντμιντον υψηλών προδιαγραφών, οι ρακέτες τένις και τα μπαστούνια του γκολφ κατασκευάζονται από ανθρακονήματα. Μπορεί να παρέχει καλή αντοχή σε εφελκυσμό και απόδοση χειρισμού για τον αθλητικό εξοπλισμό, έτσι ώστε οι αθλητές να μπορούν να παίζουν σε καλύτερο επίπεδο κατά τη χρήση.