1. kompoziti ogljikovih vlaken so sestavljeni predvsem iz ogljikovih vlaken na osnovi poliakrilonitrila - in matrike na osnovi smole - s pomembnimi prednosti uspešnosti
Ogljikova vlakna je filamentarni ogljikov material, izdelan iz organskih matričnih vlaken, kot je poliakrilonitril (ali asfalt, viskoza) z visoko - metodo temperature pod inertnim plinom pri temperaturi nad 1000 stopinj Celsiusa (rezultat je odstranjevanje večine elementov, razen s premerom iz premera iz premera, s premerom, premer iz premera, s premerom, s premerom premera iz 5 {3} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10} 10}. Visokopolimer z vsebnostjo ogljika v več kot 90%
Ogljikova vlakna ima odlične mehanske lastnosti, njegova specifična gravitacija pa je manjša od 1/4 jekla. Natezna trdnost kompozitov iz ogljikovih vlaken je na splošno nad 3500MPA, ki je 7 - 9 -krat večja od jekla. To je vlakna z najvišjo specifično trdnostjo in najvišjim specifičnim modulom med visokimi - zmogljivimi vlakni, ki se trenutno proizvajajo v velikih količinah, in imajo nizko gostoto, korozijsko odpornost, visoko temperaturno odpornost, odpornost na trenje, odpornost na utrujenost, visoka atenacija vibracij, visoka volilna in thermalna prevodnost, visoka volilna in termična prevodnost, visokozmogljivo in thermično prevodnost, visokozmogljivo in thermično prevodnost, visokozmogljivo in thermično prevodnost, visokozmogljivo in thermično prevodnost, visokozmogljivo in thermično prevodnost, visoka thermična in vlaganja, odpornost na nizko in thermičnost, visoka tlakovalna in thermalna prevodnost, visoka thermalna in termična prevodnost, visoka thermalna in termična prevodnost. Nemagnetno, vendar ima značilnosti elektromagnetnega zaščitnega učinka in je pomembno strateško gradivo za razvoj nacionalne obrambe in vojaške industrije ter nacionalnega gospodarstva. Široko se uporablja v vojaški industriji, vesoljskem, športnem izdelku, avtomobilski industriji, energetski opremi, medicinski opremi, inženirskih strojih, prevozu, gradnji in njegovi strukturni okrepitvi.
Ogljikova vlakna lahko razvrstimo po različnih dimenzijah, kot so vrsta predhodnika, metoda izdelave in zmogljivost. Glede na vrsto predhodnika lahko ogljikova vlakna razvrstimo v Polyacrylonitrile (PAN) -, ki temelji na asfaltu - in viskoza - ogljikovih vlaken. Med njimi ima ogljikova vlakna na osnovi Polyacrylonitrile - prednosti odlične kakovosti končnega izdelka, preprostega procesa in odličnih mehanskih lastnosti izdelka. Od svojega dogodka v šestdesetih letih prejšnjega stoletja je hitro zasedel glavni položaj, kar predstavlja več kot 90% celotnih ogljikovih vlaken. Trenutno se ogljikova vlakna na splošno nanašajo na ogljikove vlakne na osnovi PAN -.
Glede na število vlaken lahko ogljikova vlakna razdelimo na majhne vleke in velike vleke, v skladu z mehanskimi lastnostmi pa lahko poliakrilonitril - ogljikova vlakna na osnovi razdeli na štiri kategorije: visok {{1} model, visok model in visok model. Majhna vlečna ogljikova vlakna je bila sprva 1K, 3K in 6K ter se postopoma razvijala v 12K in 24K. Uporablja se predvsem na visokih - tehnoloških poljih, kot so nacionalna obrambna in vojaška industrija, pa tudi športni in prosti izdelki, kot so letala, rakete, rakete, sateliti, ribolovni opremi, golf klubi, teniški stojali itd. Velika ogljikova vlakna se običajno uporabljajo v 48K, vključno s 48k, 60k, 80k, etc. in zdravje, elektromehanično, gradbeništvo, prevoz in energijo itd.
Sestavljeni materiali iz ogljikovih vlaken so sestavljeni iz matričnih materialov in materialov za ojačitve iz ogljikovih vlaken. Z medsebojnim dopolnjevanjem matričnih materialov in ogljikovih vlaken v zmogljivosti nastane sinergistični učinek. Celovita zmogljivost kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken je boljša od učinkovitosti originalnih komponentnih materialov in izpolnjuje različne zahteve. Sestavni materiali iz ogljikovih vlaken imajo značilnosti lahke teže, dobre mehanske lastnosti, fleksibilno konstrukcijsko zasnovo, nastavljive zmogljivosti, široke vire in nizke stroške. Igrajo pomembno vlogo pri razvoju nacionalne obrambe in vojske ter se pogosto uporabljajo v različnih letal, dronov, raket, izstrelitvah in satelitih.
V kompozitnih materialih iz ogljikovih vlaken je matrični material v glavnem na smolni smoli -, ki predstavlja več kot 90% tržnega deleža. Matrični material je razdeljen na dve kategoriji: kovinska in non - kovina. Pogosto uporabljena kovinska matrika je aluminij, magnezij, baker, titanium in njihove zlitine, kovinska matrica, ki ni -, pa je predvsem sintetična smola, guma, keramika, grafit, ogljik itd. delite.
2. Po dveh valovih razvoja se polje aplikacije še naprej širi
Razvoj ogljikovih vlaken je nastal v petdesetih in šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Združene države, Japonska in Združeno kraljestvo so prvo razvile procese proizvodnje ogljikovih vlaken. Leta 1958 je Roger Bacon iz Union Carbide Corporation v ZDA ogreval rajon v Argonu in po naključju proizvajal ogljikova vlakna. Od takrat je bil potencial materialov iz ogljikovih vlaken postopoma prepoznan. Leta 1960 je Richard Millington iz podjetja Hithompson Fiberglass Company (ZDA) razvil metodo za povečanje vsebnosti ogljika v rajonskih vlaknih na 99 -wt%. V šestdesetih letih prejšnjega stoletja so japonska in britanska podjetja vodila razvoj laboratorijske tehnologije poliakrilonitrila (PAN) - proizvodnjo ogljikovih vlaken na osnovi. Leta 1959 je Akio Shindo z Osaka Institute of Engineering Technology na Japonskem uspešno proizvajal ogljikova vlakna z vsebnostjo ogljika približno 55WT% z uporabo nizkih - stroškov; Toray Industries iz Japonske preizkušnje - je leta 1964 pridelala Pan ogljikova vlakna in leta 1970 podpisala licenčno pogodbo za PAN Institute of Engineering Technology. W. Watt, Ln Phillips in W. Johnson iz Royal Aircraft Corporation iz Združenega kraljestva, ki je bila v 1963; Nato je Nacionalna raziskovalna in razvojna korporacija Združenega kraljestva podelila dovoljenja za postopek Rollsroyceu, Morganitu in Courtauldsu.
Kompozitna industrija iz ogljikovih vlaken se je začela v 70. in osemdesetih letih prejšnjega stoletja. Pri razvoju tehnologije za proizvodnjo ogljikovih vlaken so ZDA, Združeno kraljestvo in Japonska tesno sodelovale. Leta 1970 je Toray podpisal sporazum o sodelovanju s korporacijo Union Carbide v ZDA, pri čemer je pridobil karbonizacijsko tehnologijo Združenih držav Amerike Union Carbide in Union Carbide Corporation v Združenih državah Amerike zastopal izdelke iz ogljikovih vlaken Toray. Leta 1971 je Toray vzpostavil 12 -} tonske proizvodne linije iz ogljikovih vlaken in začel proizvajati T300 ogljikovih vlaken in leta 1972 lansirati prvi komercialni kompozitni izdelek iz ogljikovih vlaken -. Leta 1973 je naftna kriza leta 1973 zmanjšala porabo goriva, da bi zmanjšala porabo goriva. Nato so proizvajalci letal, kot sta Boeing in Airbus, začeli raziskovati uporabo kompozitov iz ogljikovih vlaken. Leta 1982 so Boeing 757, Boeing 767 in Space Shuttle začeli uporabljati T300 ogljikova vlakna. CFRP je vstopil v inženirsko uporabo vesoljskih struktur, vključno z vojaškimi in civilnimi letali. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja z eno samo - proizvodne zmogljivosti 1.000 ton/leto je Toray v bistvu uresničil večino svojih obstoječih serij izdelkov, in sicer zgodnje T300, srednjeročni T800 in T1000 ter poznejšim M60J. Z razširjeno uporabo kompozitov iz ogljikovih vlaken v komponentah zrakoplovov je Torayjeva kumulativna proizvodnja ogljikovih vlaken do leta 1988 presegla 10.000 ton.
Kompoziti iz ogljikovih vlaken so doživeli dva vala povpraševanja, ki ju je prvi poganjalo vesoljsko polje. Prvi val uporabe kompozitov iz ogljikovih vlaken se je pojavil v devetdesetih in 2000 -ih, ko so proizvajalci civilnih zrakoplovov uspešno in postopoma uporabili več kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken za izdelavo varovalk zrakoplovov, s čimer izpolnjujejo zahteve letalskih prevoznikov za zmanjšanje porabe goriva, zmanjšanje stroškov emisij CO2 in znižanjem stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov oblikovanja in zmanjšanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov oblikovanja in znižanje stroškov za oblikovanje in zmanjšanje stroškov oblikovanja in zmanjšanje stroškov oblikovanja in znižanjem stroškov oblikovanja in zmanjševanja stroškov oblikovanja in zmanjšanju stroškov za oblikovanje in zmanjšanja delov. Leta 1990 je Torayev CFRP predprog uporabljal Boeing za glavno strukturo trupa Boeinga 777. Leta 2003 je Boeing sprožil projekt Boeing 787 z uporabo velike količine CFRP (50WT%) v trupu in glavni strukturi; Leta 2005 je Airbus predstavil projekt A350 XWB, ki je uporabil tudi veliko količino CFRP (53WT%).
The second wave of demand for carbon fiber composites was driven by non-aerospace industries. Since the 2010s, the application of carbon fiber composites has expanded dramatically from aerospace to non-aerospace industrial uses, and is characterized by large quantities and low costs. In 2007, Zoltek cooperated with wind turbine OEM Vestas to use carbon fiber in wind turbine blades. Compared with blades made of glass fiber composites, the use of carbon fiber composites in 60-meter-long blades is expected to reduce weight by 38%, reduce costs by 14%, and extend blade life. In 2014, Toray acquired Zoltek, a world-leading supplier of large-tow (>50k) Ogljikova vlakna in njegova zmogljivost proizvodnje ogljikovih vlaken se bosta povečala na 35.000 ton na leto.