Жоғары сапалы карбондық волокнодан және тканьге негізделген технология

Карбондық волокні өндірісінің ғылымы

Ашық материалдар және алдын алу өндірісі

Көміртегі талшықты өндіру полиакрилонитрил немесе PAN және пайда болуы негізінде басталады, олар өнімнің беріктігі мен тұрақтылығын анықтау үшін маңызды. Көптеген өндірушілер құрылымдық бүтіндікті жақсартып, жалпы беріктікті арттыратындықтан PAN-ды қалайтын. Сол себепті жоғары сапалы көміртегі талшықтары үшін нарықта ол басым болып табылады. Компаниялар өз алдында өндіру операцияларын бастаған кезде, олардың көміртегі талшықтары нақты әсер етуге төзімді болу үшін жақсы сапалы PAN және пайда алу маңызды. Өнеркәсіптік есептерге сәйкес, бұл бастапқы материалдардың әлемдік өндірісі өсіп келе жатқанын көрсетеді, себебі жеңілдетілген компоненттерге деген сұраныс артуда және әртүрлі салаларда арнайы қолданулар пайда болуда. Соңғы жылдардағы деректерге қарап, көміртегі талшық өндірісінде қолданылатын алғашқы материалдардың шамамен 90% -ын PAN құрайтынын көруге болады, бұл заттың барлық өндіріс тізбегінде қаншалықты орталық орын алатынын айқын көрсетеді.

Оксидация және карбонизация процесстері

Шикізатты көміртегі талшындарына айналдыру үшін екі негізгі кезең қажет: тотығу және көміртектендіру. Бірінші кезеңде ауада талшын алдындағы заттарды қыздырады. Бұл олардың химиялық құрамына оттегі қосады және келесі қадамға дайындайды. Бұл кезең болмаса, талшындар келесі өңдеу кезінде балқып кетер еді. Тотығу арқылы тұрақтандыру аяқталғаннан кейін, шынайы сиқыр көміртектендіру кезінде болады. Бұл жерде талшындар оттегі болмаған ортада 1000-ден 3000 градус Цельсийге дейінгі қатты ыстыққа ұшырайды. Бұл кезеңде алғашқы болған заттың көпшілігі таза көмірге айналады. Жақсы тотығу өндірушілерге шамамен 95% шығым береді, бұл өндіріс шығындарын есептеуде айтарлықтай айырмашылық жасайды. Екі процес те дұрыс жұмыс істесе, әрі өте жеңіл, әрі өте берік талшындар пайда болады, оларды әсіресе ұшақ бөлшектері мен автомобиль құрамдас бөліктері үшін керек.

Карбон жолақ технологиясындағы жаңа қадамдар

Атом деңгейіндегі оптимизация үшін нано инженерия

Наноинженерия көмегімен материалдарды атом деңгейінде өңдеу арқылы салмағын азайтып, беріктігін арттыруға болатын күшейтілген көміртекті талшық технологиясын дамыту маңызын арттырды. Нано қаптамалар мен арнайы қоспалар саласындағы соңғы жетістіктер көміртекті талшықтардың тұрақтылығын және жалпы өнімділігін арттырды, ол материал ғылымында атомдармен жұмыс істеудің қаншалықты нәтижелі екенін көрсетеді. Мысалы, ғалымдардың соңғы жасаған нано қаптамалары нақты тозуға төзімді болып, ұшақтар мен көліктерде пайдаланылатын бөлшектердің ұзақ қызмет етуіне әкеліп соғады. Осындай жетістіктер бүкіл өнеркәсіп бойынша әлі де кеңейіп жатыр. Бұл технологиядан туындаған әртүрлі қолданыстар бүгінгі таңда кең тарады, алдағы уақытта одан да ірілеу жетістіктерге жету мүмкіндігі бар. Әлдеқайда жақсы күш-салмақ қатынасы жеңіл, бірақ берік құрылымдар жасауға мүмкіндік береді, бұл құрылыс, көлік және басқа салалардағы өндірушілердің қажеттіліктерін арттырады, себебі шығындар өсе береді.

Аэрокосмос және Автомобиль Секторларындағы Перформанс Қолдану

Әуе әуездік компаниялар әуе қозғалтқыштарының жақсы отын үнемдеуі мен жалпы өнімділігі үшін өте берік көміртекті талшықтарға сүйенеді. Бұл материал жердегі құпия сияқты жеңіл және өте берік болып табылады, сондықтан ұшақ жасаушылар оның конструкциялық беріктігін сақтап ұстау арқылы жеңіл ұшақтар жасай алады. Осы технологияны автомобиль жасаушылар да игерді, әсіресе электрлік көліктерде салмақты әрбір тартылған фунт қашықтықты ұзарту мен үдеуді жақсартуға ықпал етеді. Мысалы, BMW i3 модельінің өзі көміртекті талшықпен күшейтілген пластмассаны көлік конструкциясында кеңінен пайдаланады. Бұл көлікті жеңілдетіп қана қоймай, қатаң қауіпсіздік стандарттарын орындауға және автомобиль өнеркәсібін экологиялық таза өндіріске жетелейді.

Тиімділікті арттыру үшін қысқартылған карбон жолық шешімдер

Металлдармен біріктірілген гибрид материалдар

Көміртегі талшықты алюминий немесе магний сияқты металдармен біріктіргенде біз екі әлемнің де ең жақсысын ұстайтын ғажап гибридті материалдар аламыз. Көміртегі талшығы өте жеңіл, бірақ әлі де өте берік, ал металдар өз кезегінде ұзақ мерзімді тұрақтылықты және әртүрлі пішіндерге ие болу мүмкіндігін ұсынады. Олар біріккенде не болады? Біз дәстүрлі нұсқаларға қарағанда әлдеқайда жеңіл болатын, бірақ өзінің беріктігін сақтап қалатын материалдар аламыз. Автомобиль өнеркәсібі осы толқынға үлкен өлшемде мініп алды. Автокөлік жасаушылар сонымен қатар жылдамдығын арттырып қана қоймай, отын шығынын азайтатын жеңіл көліктер жасайды. Қауіпсіздік те түгілді. Формула-1 гонкасын басты мысал ретінде қарастырыңыз. Бұл командалар жылдар бойы жарыс машиналарына жылдамдық пен басқару бойынша қосымша артықшылық беру үшін алюминиймен араластырылған көміртегі талшығын пайдаланып келеді. Алда болашақта ғалымдар бұл материалдарды тағы да тиімді біріктіру жолдарын және көміртегі талшығымен жақсы әрі сәйкес жұмыс істейтін жаңа металдың құймаларын жасаумен айналысып жатыр. Бұл келесі жылдары басқа да өнеркәсіп салаларында тағы да шығармашылық қолдануларды көруге болатындығын білдіреді.

Электр аралардың радиусы мен жылдамдығына әсер

Көміртегі талшықты материалдар электрлік көліктердің тиімділігі мен жылдамдығында нақты айырмашылық жасайды. Бұл компоненттер арқасында көлік жеңіл болған сайын, олар бір зарядта ұзағырақ жүреді және үдеу кезінде де жақсырақ өнім береді. Зерттеулер қызықты нәрсе көрсетіп отыр - көліктің жалпы салмағын 10 пайызға дейін азайтсаң, әдетте жалпы энергия пайдаланудың 6-8 пайызы жақсарып тұрады. Көлік жасаушылар қазір көбірек электр көліктерінің корпусын көміртегі талшығын пайдаланып жасап жатыр, бұл батареялардың тұтыну қуатын азайтады. Бұл тікелей зарядтау қажет болмайтын ұзақ жол жүруге мүмкіндік береді. Электр көліктерінен жақсырақ өнім алуға деген адамдардың сұранысы көміртегі талшығын одан әрі пайдалануға бағыттап жатыр. Қоршаған ортаны қорғау мақсаттарына жетудің шетінде бұл қозғалыс қазіргі кезде тұтынушылар көліктерінен нені күтіп тұрғанын көрсетіп тұр: ұзақтырақ жүру қашықтығы мен жылдам саяхат уақыты. Болашақтағы электр көліктерін жобалау кезінде дәстүрлі металдардың орнына осы жеңіл композитті материалдарға негізделетін айқын тенденция байқалуда.

Карбон фибра материалдары үшін ұстас етілу қайта іске алу әдісі

Пиролиз бойынша резинаны қалыптастыру әдісі

Пиролиз процесі көміртегі талшықтарын қайта өңдеудің негізгі бағыты ретінде бәсекеге қабілетті әдіс болып табылады, әсіресе қатты шайырларды жою мәселесіне қатысты. Негізінде, оттегі жоқ ортада өте жоғары температурада материалдар жылу арқылы ыдырайды. Бұл шайыр матрицасын бұзып, көміртегі талшықтарын қайта пайдалануға дайын күйде қалдырады. Стандартты жылу немесе химиялық қайта өңдеу әдістерімен салыстырғанда пиролиз өндіріс барысында қалдықтардың аз мөлшерін және зиянды шығарындылардың төмендеуімен ерекшеленеді. Зерттеулер бұл әдістің талшықтарды өте жоғары қалпына келтіретінін, яғни олардың өңдеу кезінде ыдырамауын және беріктік қасиеттерін сақтауын көрсетеді. Біз Еуропа мен Солтүстік Америкадағы реттеуші органдар көміртегі талшықты өнімдердің пайдалану мерзімін ұзарту мақсатында пиролиз технологиясын кеңінен енгізуді және ISO сертификаттау талаптарымен байланыстыруды қадағалаймыз.

Қайта өңделген волокндердің санайылық қолданбалары

Қайта өңделген көміртегі талшықтары әртүрлі өнеркәсіптік орталарда екінші шанс алып жатыр және көліктер мен ғимараттар сияқты орындарда нақты құндылық көрсетіп жатыр. Бұл талшықтарды ерекшелендіретіні – олар ақшаны үнемдейді және өзінің бастапқы беріктік қасиеттерінің көпшілігін сақтап қалады, яғни компаниялар қайта өңделмеген талшықтарды қайта өңделгендермен ауыстыра алады. Зерттеулер қайта өңделген материалдармен жасалған заттардың әдетте қажетті техникалық шарттарға сай келетінін көрсетті, ал көптеген өндірушілер жаңа талшықтардан қайта өңделгенге ауысқан кезде шығындарды 30% дейін қысқартқанын хабарлайды, сонымен қатар өнімнің сапасын сақтап қалады. Әлбетте, кедергілер әлі де бар. Қайта өңделген материалдарды нарыққа қабылдату әлі қиын, сонымен қатар өндірістік желілерге қажетті технологияларды енгізу әрқашан да сәтті өтпейді. Бірақ жұмыстар жалғастырылып жатыр. Ескі шайырларды тазалаудың жақсартылған әдістері мен талшықтарды өңдеу бойынша жетілдірілген технологиялар бұл кедергілерді біртіндеп жеңіп, әуе-кеңістік компоненттерінен бастап спорт заттарына дейінгі қайта өңделген көміртегі талшығын кеңінен қолдануға мүмкіндік беріп отыр.

өзгертуге арналған карбондық волокн қисырлардағы 3D басу інновациялары

Күрделі компоненттер үшін дәлдікке негізделген шаруашылық

3D басып шығару технологиясындағы жаңалықтар көміртегі талшықтарын дәл қанау әдістерін тамаша өзгертті, өндірушілерге құрылымдар мен конструкцияларды бұрынғыдан әлдеқайда дәл жасауға мүмкіндік беріп отыр. Нақты соңғы нәтижені айтар болсақ, кішігірім қателердің өзі маңызды болып табылатын кезде көміртегі талшықтарынан жасалған бөлшектерді жасау үшін ол өте маңызды. Әсіресе шағын сериялар өндіру кезінде, 3D басып шығару көне өндіріс технологияларына қарағанда әлдеқайда аз қалдық жасайды. Қазіргі уақытта аэроғарыш және автомобиль салаларында болып жатқан жағдайға назар аударыңыз — олар құрылымдарды жеңілдетіп, бірақ беріктігін сақтап, жалпы өнімділік көрсеткіштерін арттыру үшін осы технологияны қолданып жатыр. Мысалы, Boeing компаниясы өткен жылы әуе кемелерінің кейбір бөлшектерін осындай әдіспен басып шығаруды бастаған. Бұл әдіс материалдардың 40% қалдығын азайтуды ғана емес, сонымен қатар инженерлердің өндіріс процесінде жобалау шешімдерін қайта бастап жасамай-ақ түзетуіне мүмкіндік берді.

Уашық-космос саласындағы кейіншілер және отбасын кеміту

Әуе әуездік компаниялар 3D басып шығарылған көміртегі талшықтарын сынау үшін нақты әлем зертханаларына айналды, бұл қосымша өндірістің қаншалықты революциялық екенін көрсетеді. Нақты өндірістік жолақтарға қарағанда, өндірушілер ескі әдістермен салыстырғанда шығындалатын материалдарды азайтуды көреді. Дәстүрлі өндіру кезінде цехтарда ондаған металл қалдықтары қалады, ал 3D принтерлер объектілерді қажеттісінше қабаттап жасайды, артық болмайтын аз ғана қалдық қалады. Кейбір зерттеулер жаңа басып шығару технологияларына ауысқан кезде шығынның 30 пайызы азайғанын көрсетеді. Әуе кемелерін жасаудан басталған бұл технология қазір басқа да салаларда толқын жасап жатыр. Көлік жасаушылар өз көліктеріне жеңіл бөлшектерді басып шығаруға тәжірибе жүргізіп жатса, тіпті телефон жасаушылар өз өнімдеріне осы технологияны енгізгілері келеді. Болашаққа қарай инженерлер тек қана қоқысты азайту үшін емес, сонымен қатар заманауи 3D басып шығару жүйелерінің беретін мүмкіндіктері арқылы ақылды дизайн нұсқалары арқылы өнімнің жалпы өнімділігін арттыру үшін осы процесстерді жетілдіре түсуде.

Биологиялық негіздеғі карбон жолы: экологиялық альтернативалар

Лигниннен шығатын жол өндіріс әдістері

Лигниннен көміртегі талшындарын алу едәуір табысты болып табылады. Өндірушілер лигниннің орнына мұнай негізіндегі материалдарды пайдаланған жағдайда, олар әдеттегі көміртегі талшындарын өндіруге қарағанда қоршаған орта үшін едәуір тиімді нәрсе алады, бұл әдіс көп мөлшерде қазба отынға сүйенеді. NREL-дің зерттеулері жаңа талшындардың механикалық қасиеттері әдеттегі көміртегі талшындарымен салыстырғанда жақсы екенін көрсетті. Нәтижелер осы тәсіл арқылы қоршаған ортаның зиянын азайтудың нақты мүмкіндіктеріне нұсқау етеді. Біз соңғы кезде өсімдік негізіндегі материалдарға көшіп жатқан әртүрлі секторларда едәуір өзгерістер байқадық. Тұтынушылар климаттың әсеріне назар аударса да, бірақ әлі де сапалы өнімдерді талап етеді, сондықтан көбірек компаниялар тұрақты опцияларды қалайтын болды.

Өнімдеу процесsterінде құттық жүйелерге тәуелсіздігін азайту

Биологиялық көздерден көміртегі талшығын алу бізге тұрақты отынға тәуелділігімізді азайтып, өндірістің көміртегі ізін табиғи түрде қысқартуға көмектеседі. Мұнай негізіндегі материалдарды пайдалану орнына, өндірушілер ағаш қалдықтарынан алынған Hoшін талшықтары сияқты заттармен жұмыс істей бастады. Қазіргі уақытта өнеркәсіп бұл процессті тезірек және таза әрі шығын мен жалпы энергия қажеттіліктерін азайтуға тырысып жатыр. Тұрақты даму сарапшілері бұл биологиялық негізегі талшықтарда нақты перспективалар көріп жатыр. Саладағы кейбір компаниялар табиғи талшықтарға ауысу арқылы біз машиналар мен ұшақтардан бастап, тіпті смартфондарға дейінгі барлығын жасау әдісін өзгертуі мүмкін, сонымен қатар болашақта таза өндіріс тәсілдерін дамытуға жол ашылуы мүмкін деп сеніммен болжам жасайды.

Сұрақтар мен жауаптар бөлімі

Карбон жолау өндірісінің негізгі ашық материалдары не?

Карбондық волокні жасау үшін негізгі астық материалдары - полиякрilonитрил (PAN) және ши, мұнда PAN өзендеушілердің күштілігі мен тұрақтылығы тиімділігінен бері бастап, қабатты карбондық волокнілердің негізгі алдын-алағы болып саналады.

Карбондық волокні өндіруде окисидация және карбонизация процесстерінің маңыздылығы қандай?

Оксидация және карбонизация процесстері волокнілерді карбондық волокнелерге айналту үшін маңызды. Оксидация волокнелерді тұрақтылау үшін өксигенді енгізеді, ал карбонизация ішкі мазмұнын артықсыз карбонға айналдырады, сонымен қатар желідегі легкауы және қабатты күштілік қасиеттерін қамтиды.

Нано-инженерия қалай карбондық волокні технологиясын дамытады?

Нано-инженерия атомдық деңгейде карбондық волокні материалдарын оптималаштырады, күштілік, салыстырмалы қырғыздық және ұзақ өмірбаптықты арттырады. Нано-қорыптар сияқты инновациялар ұштастық және автокөлік секторларында қолданылатын материалдарға қарым-қатынастарын азайтуға көмектеседі.

Жарық аралық материалдар қалай автокөлік секторына пайдалы?

Карбон жол IonicPageы мен metallік материалдарды біріктірген гибрид материалдар көлік салмағын кеміді, бірақ қуаттылық пен қауіпсізлік стандарттерін сақтайды. Бұл нәтижесінде, Формула 1 атауындегі автодромда пайдаланылатын машилер сияқты, артықшылық және тезлікке ие болады.

Пиролиз карбон жолын қайта іске қосуда қандай rol ойнайды?

Пиролиз - бұл карбон жолы материалдарынан шыңдарды қалпына келтіру үшін пайдаланылатын ұстас етістік қайта іске қосу технологиясы, оның қалып-сана qualities-ын сақтайды және қоршаған ортаның отқырын және эмиссиясын азайтуға көмектеседі.