Tækni Að Laga Hækkaða Gæðis Kolrifa og Vef

Fræði um framleiðslu skeytiðra rafa

Rafmagnsþungumál og fremurframleiðsla

Framleiðsla á kolefnisfibrum hefst með grunnefnum eins og polyacrylonitrile eða PAN og pitch, sem bæði eru mikilvæg til að ákvarða hversu sterkur og stöðugur endanlega vöruverðurinn verður. Flestir framleiðendur ytra PAN af því að það gefur betri byggingarheild og bætir heildarstyrk, sem skýrir af hverju það erður markaðinn fyrir háupplausn kolefnisfibra. Þegar fyrirtæki hefja framleiðslu á undirstæðum þeirra, er mikilvægt að fá gott gæði á PAN og pitch ef þau vilja að kolefnisfiburinn standi undir áreiti í raunverulegu notkun. Vísindi sýna að heildarframleiðsla þessara upphafsmefna haldi áfram að vaxa þar sem bílagerðarfyrirtæki þurfa meira og minna efni og sérstök notkun verður að vísun í ýmiss konur iðnaði. Þegar skoðað eru tölur úr nýjasta tíð, tekur PAN upp um 90% af öllum upphafsmefnum sem notuð eru í framleiðslu kolefnisfibra, sem skýrir hversu lykilverðugt þetta efni erður í öllum stigum framleiðslukeðjunnar.

Yfirlausn og kohlstofnotkun

Að breyta hráefnum í kolefnisvefð vantar tvo aðal skref: oxun og kolefnun. Fyrst kemur oxun þar sem undirstöðu vefðin er hituð í lofti. Þetta bætir súrefni við efnafræðilega samsetningu þeirra og reyndar setur þá upp fyrir það sem kemur næst. Þetta skref er nauðsynlegt, annars myndu vefurnar einfaldlega brjótast í seinni vinnslu. Eftir að vefurnar hafa verið stöðugildar í oxun fer raunverulega töfrasögu fram í kolefnun. Þar fara vefurnar í gegnum mikinn hita (um það bil 1000 til 3000 gráður yfir Celsius) í umhverfi þar sem enginn súrefni er. Mest af því sem upphaflega var tilverandi verður að hreinu kolefni á þessum stigi. Góð oxun gefur framleiðendum rúmlega 95% úttak, sem er mikil munur þegar reiknað er á framleiðnarkostnað. Þegar bæði ferli virka saman rétt endum við með þær yfirheitu vefðir sem eru svo létta en samt mjög sterkar og sem allir vilja fyrir hluti eins og flugvélar og bílamechanismum.

Framgangur í hæfilegri kohlunafílutechnology

Nánó-verkfræði fyrir optimering á atómalagi

Nanóverkfræði hefur orðið mjög mikilvæg við þróun sterksari kolefnisfibur tækni, vegna þess að hún vinnur með efni á frumskiptanum til að bæta styrk en samt halda þyngdina lægða. Nýjustu þróanirnar innan nanóleysa og sérstæðra bænda hafa gert kolefnisfibla miklu meira unnum og bætt heildarafköst, sem sýnir hversu mikilvægt er að stýra frumefnum innan efnafræði. Til dæmis má nefna nýlega rannsóknir þar sem vísindamenn bjuggu til nanóleysur sem raunin vernda betur gegn nýtingu, sem þýðir að hlutirnir eru lengri í notkun þegar þeir eru notaðir í flugvélum eða bifreiðum. Slík bæting er þegar að skapa bylgjur í ýmsum iðnaðargreinum. Við sjáum allskonar nýjar notkunaraðferðir verða að koma fram úr þessari tækni og vissulega er búið að fara enn meira á undan. Bætt hlutfall styrks og þyngdar þýðir léttari en stöðugari byggingar, eitthvað sem framleiðendur í bygginga- og flutningasviði og öðrum sviðum munu örugglega vilja ná meira af því sem kostnaðurinn heldur áfram að hækka.

Flug- og bílsvæðisframkvæmdsvið

Loftfaraherframir telja á þessum mjög sterka kolefnisvefjum vegna þess að þeir minnka þyngdina mjög, sem þýðir betri eldsneytisþátt og heildarafköst fyrir flugvélar. Efnið er í raun sturlandi þegar kemur að því að vera létt en samt mjög sterkt, svo framleiðendur flugvélanna geta byggt loftfari sem eru léttari án þess að fá minni styrkleika í byggingunni. Bílagerðir hafa einnig náð að þessu, sérstaklega í tengslum við rafmagnsbíla, þar sem sérhver pund sem er sparað þýðir lengri rafdrif og hægri hröðun. Taktu til dæmis BMW i3 sem inniheldur raunverulega kolefnisvefja í gegnum alla byggingu á bílnum. Ekki einungis gerir þetta bílinn léttari, heldur uppfyllir það einnig öll möguleg öryggisreglur en jafnframt stuðlar það að grænari framleiðsluferlum í bílagerðarbransanum.

Lægri kolvetralausnir fyrir bæði kjör

Samskeyting hybríða efna með metálum

Þegar kolvetni er sameinaður við málmi eins og ál eða magnesíum fáum við þessar frábæru hybrid efni sem sameina bestu hlið báðra heima. Kolvetni er mjög léttur en samt mjög sterkur, en málmar bjóða upp á mikla varanleika og hægt er að gefa þeim ýmsar form. Hvað gerist þegar þeir sameinast? Við endum með efni sem geyma styrkinn en eru miklu léttari en hefðbundin efni. Bílaiðnaðurinn hefur tekið upp á þennan straum mjög stórt. Bílagerðir eru að framleiða ökutæki sem hlaupa hraðar og neyta minna orkubrennslu vegna þess að þau eru ekki að bera um allan þann aukalega þyngd lengur. Öryggi hefur þó ekki litið fyrir sér neitt. Taktu Formúla 1 keppni sem frummynd. Þessir liðir hafa notað kolvetni sameinað við ál í mörgum árum til að gefa keppnistæknunum þá aukna brögðin í hlýðni og stjórn. Á meðan framtíðin er í vinnslu eru rannsakendur þegar að vinna að betri aðferðum til að sameina þessi efni og þróun nýrra málmablöndur sem eru sérstaklega hannaðar til að virka vel með kolvetni. Þetta þýðir að við munum líklega sjá enn fleiri frumlegar notkunarmöguleika í ýmsum iðnaðar greinum á komandi árum.

Áhrif á rafbílalengd og hraða

Kolvetnisblöndur hefur mikilvægan áhrif á hversu skilvirkar og hrattar rafmagnsvögur geta keyrt. Þegar bílar eru léttri vegna þessara hluta geta þeir keyrt lengra á hverri hleðslu og hafa betri hröðun. Rannsóknir sýna áhugaverða staðreynd - ef heildarþyngd bíls lækast um 10 prósent, þýðir það oft um 6 til 8 prósent betri orkunýtingu alls. Bílagerðir eru að byrja að nota meira kolvetni í framleiðslu EV-bila, sem minnkar orkunýtingu á rafköllum. Þetta þýðir að bílarnir geta keyrt lengra áður en þeir þurfa að vera hlaðnir aftur. Þar sem fleiri og fleiri vilja að þeirra EV-bilar hafi betri afköst, eru framleiðendur að nota meira kolvetni. Þetta áherslumynd skýrir ekki bara umhverfismarkmið, heldur líka það sem viðskiptavinir vilja í dag: lengri rafdrif og hraðari ferðatíma. Við sjáum nú ljóslega mynstur þar sem framtíðarbifreiðagerðir verða að líta til þyngdarminni samsetra efna en ekki hefðbundin málm.

Framhaldsamur endurgervisamögulegar fyrir karbonsvæfimaterial

Hitiþroskarlagður fjarrækingarrás

Fyrirferðin á sýringu er að vinna sér alvarlega fyrir hlutverk sem breytir leiknum í endurnýjun á kolefnisvötu, sérstaklega þegar kemur að losun á þeim þunganlegu harðefnum. Í grunninn gerist það að efni eru bræðð í heitu hita við mjög háan hitastig í umhverfi án súrefnis. Þetta skiptir harðefnaglugganum en yfirleitt óbreytt kolefnisvötu eftir sem hægt er að nota aftur. Þegar við skoðum eldri aðferðir eins og hefðbundna hita- eða efnaendurnýjun, stendur sýringur sérstaklega framvegis vegna þess að hún myndar mun minna rusl og minnkar skaðleg útblástur yfirframleiðslu. Rannsóknir sýna að þessi aðferð endurnær efni í hærri hlutföllum líka, sem þýðir að þau eyðast ekki jafnmikið við úrvinnslu og geymir þar með styrkleikann þeirra. Við sjáum að yfirvöld í Evrópu og Norður-Ameríku eru að ýta á almennari notkun á sýringu tækninni, oft með því að tengja þessar átök beint við ISO vottunarskráningar sem eru áttar að lengja hversu lengi kolefnisvötu vörur eru gagnlegar áður en þær þarf að skipta út.

Efnisnotkun úr endurgervum vöðum

Endurvinnslu á kolvetnisvökvi er verið að gefa seinni tækifæri í ýmsum iðnaðarumhverfum, sem sýnir raunverulega gildi í hlutum eins og bílum og byggingum. Það sem gerir þessa vökva sérstæða er að þeir eru ódýrari en ennþá geyma mikinn hluta af upprunalegu styrkleikanum, sem þýðir að fyrirtæki geta skipt út dýrum nýjum vökvum fyrir endurvinnnum valkostum. Prófanir sýna að hlutir sem eru framleiddir með endurvinnnum efnum uppfylla venjulega ákveðin kröfur og margir framleiðendur tilkynna að kostnaður hafi minnkað um 30% við skipti frá nýjum vökvum yfir í endurvinnna, án þess að gæði vöru hafi versnað. Þó eru enn áskoranir á ferðinni. Það er enn erfitt að fá markaði til að samþykkja endurvinnna efni, auk þess að sameina nauðsynlega tæknina inn í núverandi framleiðslulínur er ekki alltaf hlaupið. En þróun stendur sig. Betri aðferðir til að fjarlægja eldri efni og bætingar á vinnslu vökvans eru að rýna upp á þessar áskoranir og opna leið fyrir víðari notkun á endurvinnnum kolvetnisvökvi í öllu frá loftfarahlutum til íþróttatækjum.

nýsköpun á 3D-prentun í sífellt tungkfjötapart

Nákvæmr lagunar fyrir vafra hluti

Nýjar þróanir á sviði 3D prenttækni hafa alveg breytt því hvernig kolefnisvef getur verið lagt með nákvæmni, sem gerir framleiðendum kleift að búa til flóknar lögunir og hönnunir mun nákvæmara en áður. Eiginlega stóri breytirinn hér er fyrir framleiðslu á sérhannaðum hlutum af kolefnisvef þar sem jafnvel smáar villur geta haft mikil áhrif. Þegar kemur að framleiðslu á smári lotum, þá gerir 3D prentun mun minna mengun en eldri framleiðsluaðferðir. Skoðaðu það sem fer fram í geim- og flugvera- og bílaframleiðslu þessa stundina, þar sem þessi tækni er notuð til að búa til þyngri en sterkari hluti sem í raun hækkar heildarafköst. Taktu Boeing til dæmis, sem byrjaði á að prenta ákveðna flugvérs hluti á þennan hátt í fyrra. Ekki bara þeir minnkuðu um 40% mengun á efnum heldur gátu verkfræðingarnir þeirra breytt hönnunum á flugi í framleiðslunni án þess að þurfa að byrja upp á nýtt í hverju sinni.

Flugfélagasögufræði og útskaraskemmt

Fyrirtæki innan loft- og rúmferðar hafa orðið raunveruleg vinnustofur fyrir prófanir á hlutum úr 3D prentuðu kolefnisvef, sem sýnir hversu rýnandi framleiðsla með viðbætum getur verið. Þegar litið er á raunverulegar framleiðslulínur, sjá framleiðendur mikil minnkun á mengunarefni í samanburði við eldri aðferðir. Heiðarleg framleiðsla skilar miklu úrgangi sem liggur eftir í verkstæðum, en 3D prentarar byggja hluti nákvæmlega eins og þarf, lög fyrir lög með lágmarks úrgang. Sumar rannsóknir sýna að um það bil 30 prósent minni mengun fæst með því að skipta yfir í þessar nýju prenttækni. Það sem upphaflega hófst að mestu leyti innan smiðju á flugvélum er nú að breiða sig út í ýmsar aðrar iðnaðargreinar. Bílagerðir eru að byrja á að sinna við prentaðar hluta til þyngdarminnkunar á bifreiðum, og jafnvel eru símafyrirtæki að vilja sameina þessa tækni inn í vara sína. Á undanförnum árum hafa verkfræðingar haldið áfram að koma ferlinu í betri lagi, ekki eingöngu til að draga úrganginn niður heldur einnig til að bæta heildarafköst vara með snjallari hönnun sem hefur verið gerð möguleg með nútíma 3D prentkerfi.

Lífshlutabundin körfusnær: náttúrulegri alternatíva

Aðferðir lignin-afleittuð snærulagarframtakingar

Þegar kolvetnisvéf er framleidd úr ligníni lítur það virkilega líklega út fyrir framleiðslu grænari valkosta. Þegar framleiðendur nota lignín í stað olíubundinna efna, fá þeir framleiðslu sem er miklu betri fyrir umhverfið en hefðbundin kolvetnisframleiðsla sem notar mikið magn af jarðefnaeldvökva. Rannsóknir frá NREL sýna að þessar nýju véf eru líka mjög góðar í vélbæri efna samanborið við hefðbundna kolvetni. Niðurstöðurnar gefa vísbendingar um raunverulega möguleika á að draga úr umhverfisáverkum með þessu aðferð. Við höfum séð mjög mikla breytingu á síðustu stundum í ýmsum mismunandi iðnaðarágurum þar sem fyrirtæki eru að beygja sig að nýtingu plöntuupprunnum efnum. Fleiri fyrirtæki vilja nú leysa út í sjálfbærni þar sem neytendur bregðast við klóðahelgilegum áhrifum en þó búast við góðri gæði vara sem virka eins og á við.

Auka óháðleika fossílheiti í framleiðslu

Þar sem kolefnisvef er framleiddur úr öræðum hefðum minnkar þessi nýja aðferð notkun á jarðefnum og lækkar þannig magnið af gróðurhausgasem sem myndast við framleiðslu. Í stað þess að nota efni úr olíu eru framleiðendur að byrja að nota efni eins og lignín úr skerði til að framleiða sterka kolefnisvef. Bransjan er að vinna að því að gera þennan ferlið hraðvirkari og hreinni, með markmiði um að minnka bæði útblástur og orkunotkun við framleiðslu. Sérfræðingar í sjálfbæri sjá ljós í þessum náttúrulegu vefjum. Sumir fyrirtæki á sviðinu telja að yfirheit yfir í þessar náttúrulegu vefja gæti breytt því hvernig á bíla, flugvéla og jafnvel snjallsíma er byggt, og gæti þar af leiðandi opnað nýjar leiðir fyrir grænri framleiðslu í framtíðinni.

Spurningar

Hvað eru grundvopn frá af hverju kolsíða er ger?

Aðalrånaefni fyrir framleidingu kolstrikjanna eru polyacrylonitrile (PAN) og pitch, með því að PAN er ræðasta forgangsmaterialið sem notast í hækkaðri framleiðslu kolstrikjanna vegna stöðugleika og styrkis hans.

Hvað er mikilvægið loxíðar- og kolningarforslagna í framleiðslu kolstrikjanna?

Loxíðar- og kolningarferlið eru óhætta fyrir að breyta forgangsmaterialum í kolstrik. Loxíðaforritin stækka sérstaklega safnun á ökusuðu, en kolningurinn eykur hluta af innihaldinu til kolans, nálgandi þannig eftirfarandi letung og hástyrkjaeiginleikana.

Hvernig bætir nano-verkfræði kolstrikjatechnology?

Nano-verkfræði virkar best á atómalegri lyfði kolstrikjamateriala, með því að bæta styrk, vektavirkni og lifanda. Nýsköpunir eins og nano-skjalir bæta viðstandi við skurð, sem gagnast viðfangi í loftfarartæki og bílaupplifunargreindum.

Hvernig muni blandamaterial hjálpa bílagerðarsviði?

Hljóðlegar efni sem samþættir kolsíðu við metál gerast að lækka vekt þjóða meðan þeir halda í styrk og öryggingaráttum. Þetta leiðir til hagvirra og hraðara bíla, eins og þeir sem notaðir eru í Formúlu 1 keppnunum.

Hver er roll pyrolysingar í útvinnslu af kolsíðu?

Pyrolysis er varanleg útvinnslutækni sem notuð er til að fjarlægja rís frá kolsíðuefnum, meiraði þvílíkan síðurefnisafreyingu, heldur áfram strúktúrskilningu þeirra og minnkar miljuhættu og útslipp.