Fibra di carbonio

Composizione e proprietà della fibra di carbonio

La fibra di carbonio è un tipo di materiale in fibra ad alte prestazioni con l'elemento carbonio come componente principale.

• Alta resistenza

Questa elevata resistenza deriva dalla sua microstruttura unica. La sua struttura compatta la rende in grado di sopportare enormi forze esterne senza rompersi facilmente. In termini di compressione della fibra di carbonio, anche se le sue prestazioni in compressione sono leggermente peggiori rispetto alla trazione, mostra comunque una buona resistenza; inoltre, la resistenza alla compressione della fibra di carbonio rispetto all'acciaio, nella forza specifica (rapporto forza/densità) ha un vantaggio significativo, nel settore aerospaziale e in altri settori estremamente sensibili al peso del materiale, questa caratteristica la fa risaltare.

• Bassa densità

La densità della fibra di carbonio è di circa 1,5-2,0 g /cm³, pari a circa 1/4-1/5 della densità dell'acciaio. La bassa densità della fibra di carbonio è dovuta principalmente alla sua particolare microstruttura. La fibra organica viene carbonizzata ad alta temperatura, durante la quale un gran numero di elementi non carboniosi come idrogeno, ossigeno e azoto vengono rimossi, e gli atomi di carbonio formano un grafite-struttura cristallina simile a quella del carbonio, disposta lungo l'asse della fibra. Questa disposizione conferisce alla fibra di carbonio un'elevata resistenza e una struttura interna relativamente libera, con un'ampia spaziatura atomica e una maggioranza di pesi leggeri. atomi di carbonio, quindi la densità complessiva è bassa.

• Buona stabilità chimica

La fibra di carbonio ha una buona tolleranza agli agenti chimici generici, può mantenere prestazioni stabili in una varietà di ambienti chimici, come acidi e alcali, e non è facile provocare reazioni chimiche per degradare le prestazioni, garantendo così un lavoro affidabile a lungo termine in condizioni complesse. Che si tratti di un ambiente marino umido o di un sito industriale soggetto a corrosione chimica, i prodotti in fibra di carbonio possono mantenere l'integrità strutturale e la stabilità delle prestazioni a lungo termine.

Produzione di fibra di carbonio

Fibra di carbonio la produzione è più complessa e fine. La prima è la preparazione delle materie prime, e le fibre di poliacrilonitrile (PAN) sono utilizzate come precursori. Poi viene effettuato un trattamento di pre-ossidazione, in modo che la fibra venga riscaldata in aria a circa 200-300°C, formando una struttura trapezoidale stabile al calore. Segue il carbonizzazione processo, sotto la protezione di un gas inerte, la fibra pre-ossidata viene riscaldata a 1000-1500 ° C per rimuovere l'elemento di carbonio e formare una fibra di carbonio con una maggiore carbone contenuto. Può poi essere grafitizzato per migliorare ulteriormente la cristallinità e le proprietà delle fibre.

Nella fase di formatura, lo stampaggio a compressione della fibra di carbonio è uno dei metodi comunemente utilizzati: la fibra di carbonio e la resina e altri materiali di matrice vengono mescolati in una certa proporzione, inseriti nello stampo e solidificati in determinate condizioni di pressione e temperatura per ottenere materiali compositi di varie forme, come piastre in fibra di carbonio, tubi e così via. In questo processo, il controllo preciso di pressione, temperatura, tempo e altri parametri è essenziale per garantire la qualità del prodotto. Pertanto, quando si selezionano fibre di carbonio di alta qualità, è necessario considerare con attenzione gli indicatori di prestazione chiave, come la resistenza alla trazione in Mpa, la resistenza alla compressione, il modulo elastico e la densità della fibra di carbonio.

Se volete saperne di più sulla fibra di carbonio, i vostri fornitori di fibra di carbonio vi forniranno spiegazioni e indicazioni professionali e vi daranno un'ampia gamma di consigli tecnici. Inoltre, potete scegliere tra un'ampia gamma di tipi di prodotti in fibra di carbonio, come la fibra di carbonio unidirezionale, la fibra di carbonio intrecciata, la fibra di carbonio tagliata o la fibra di carbonio preimpregnata.

Applicazioni delle fibre di carbonio

Aerospaziale

La fibra di carbonio può essere utilizzata per ali, fusoliere e altri componenti strutturali degli aerei. Ha caratteristiche di leggerezza e alta resistenza. È in grado di ridurre il peso dell'aeromobile, di soddisfare i vari requisiti meccanici durante il volo, come la resistenza alla trazione e alla compressione in volo, e di migliorare l'efficienza del carburante.

Industria automobilistica

La fibra di carbonio può essere utilizzata per produrre telai di carrozzerie, componenti, ecc. L'uso della fibra di carbonio può ridurre efficacemente il peso proprio dell'auto, migliorare le prestazioni di accelerazione e il risparmio di carburante dell'auto e, quando il veicolo è sottoposto a forze esterne come le collisioni, la sua buona resistenza alla compressione può fornire una certa protezione di sicurezza.

Articoli sportivi

Anche il settore degli articoli sportivi è indissociabile dalla fibra di carbonio. Le racchette da badminton, le racchette da tennis e le mazze da golf di alta gamma sono realizzate in fibra di carbonio. Può fornire una buona resistenza alla trazione e prestazioni di maneggevolezza per le attrezzature sportive, in modo che gli atleti possano giocare a un livello migliore durante l'uso.