ทำความเข้าใจคาร์บอนไฟเบอร์

การ เข้าใจ ใย คาร์บอน

สายใยคาร์บอน (สั้นเป็น CF) คือ สายใยอินออร์แกนิกที่มีประสิทธิภาพสูง ผลิตโดยการไพโรลิสและการคาร์บอนไซส์ของเส้นใยอินออร์แกนิก ภายใต้สภาพอุณหภูมิสูง มีสารคาร์บอนมากกว่า 90%.สายใยคาร์บอนมีคุณสมบัติที่ดี เช่น ความแข็งแรงสูง, โมดูลัสสูง, ความหนาแน่นต่ํา, ความทนทานต่อการกัดกรอง, ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง, และความทนทานต่อการขัดกรองเป็นผลิตภัณฑ์หลักในวิทยาศาสตร์วัสดุในปัจจุบัน และถูกใช้อย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อากาศการขนส่งทางรถไฟฟ้า การก่อสร้างเรือ พลังงานใหม่ และสาขาอื่นๆ

I. ประเภทและการปรุงแต่งเส้นใยคาร์บอน
สายใยคาร์บอนถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภทโดยหลัก ๆ ตามวัตถุดิบของมัน: สายใยคาร์บอนที่ใช้โพลียาครีลอนิทรีล (PAN), สายใยคาร์บอนที่ใช้ปิช และ สายใยคาร์บอนที่ใช้วิสโคสสายใยคาร์บอนที่มีฐาน PAN มีความยากลําบากในการแปรรูปที่ค่อนข้างต่ํา, คุณภาพของผลิตภัณฑ์สําเร็จรูปที่ดีเยี่ยม และคุณสมบัติทางกลที่ดีกว่า. ปัจจุบันมันเป็นชนิดของใยคาร์บอนที่ใช้และผลิตได้อย่างแพร่หลายที่สุด โดยครอบครองส่วนแบ่งตลาดมากกว่า 90%

กระบวนการเตรียมใยคาร์บอนรวมถึงขั้นตอน เช่น การทําให้ใยอินทรีย์มั่นคง (ในอุณหภูมิ 200~400 องศาเซลเซียส) การทําให้มันเป็นคาร์บอน (ในอุณหภูมิ 400~1400 องศาเซลเซียส) และการทําให้มันเป็นกราฟิต (เหนือ 1800 องศาเซลเซียส) นอกจากนี้การเจริญเติบโตในระยะระเหย เป็นวิธีอื่นสําหรับการเตรียมใยคาร์บอนโดยปฏิกิริยาผสมของเมธานและไฮโดรเจนในตัวของตัวเร่งที่อุณหภูมิสูง 1000 °C, สายใยคาร์บอนชิ้นไม่ต่อเนื่องสามารถได้รับ

II. คุณสมบัติของใยคาร์บอน
สายใยคาร์บอนมีความแข็งแรงเฉพาะสูงสุดและสัดส่วนเฉพาะสูงสุดในหมู่เส้นใยที่มีประสิทธิภาพสูงที่กําลังผลิตอยู่ปัจจุบัน ความหนาแน่นของมันต่ํากว่าหนึ่งในสี่ของเหล็กแต่ความแข็งแรงของมันคือ 7 ถึง 9 เท่าของเหล็ก. สายใยคาร์บอนยังแสดงให้เห็นความทนทานต่อการกัดกร่อนที่ดี, ความทนทานต่ออุณหภูมิสูง, ความทนทานต่อการขัดขัด, และความทนทานต่อความเหนื่อยล้า. นอกจากนี้มันยังมีคุณสมบัติการบรรเทาสั่นที่ดีความสามารถในการนําไฟฟ้าและความร้อนคออฟเซนต์การขยายความชื้นที่ต่ํา และความสามารถในการผ่านรังสีเอ็กซ์ที่สูงทําให้มันไม่มีตัวแทนในสาขาพิเศษบางส่วน

III. การใช้งานของใยคาร์บอน
สายใยคาร์บอนมีการใช้งานที่กว้างขวาง และสามารถแบ่งออกเป็นหมวดหมู่ระดับอากาศและระดับอุตสาหกรรมตามการใช้งานของมันสายใยคาร์บอนระดับอากาศ ใช้เป็นหลักในอุตสาหกรรมการป้องกันและสินค้ากีฬา, เช่นเครื่องบิน, ธนู, ร็อกเก็ต, ดาวเทียม, ไม้จับปลา, คลับกอล์ฟ, ไม้เต็งเทนนิส, ฯลฯวิศวกรรมไฟฟ้า, วิศวกรรมพลเมือง, การขนส่ง, พลังงาน, และอุตสาหกรรมพลเรือนอื่น ๆ

โดยเฉพาะเจาะจง สายใยคาร์บอนถูกใช้ในอุตสาหกรรมอากาศศาสตร์ เพื่อผลิตส่วนประกอบโครงสร้างเครื่องบิน ส่วนดาวเทียม และกล่องร็อกเก็ต เพื่อลดน้ําหนักและปรับปรุงประสิทธิภาพการบินในภาครถพลังงานใหม่, สายใยคาร์บอนถูกใช้ในการทํากล่องแบตเตอรี่, ส่วนประกอบโครงสร้างร่างกาย, และแกนขับขี่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพพลังงานและความปลอดภัยของยานยนต์สายใยคาร์บอนถูกใช้ในการผลิตใบลอยของอุปกรณ์เรือนลมทําให้มันเบา แข็งแรง และทนทานมากขึ้น

IV. การพัฒนาอุตสาหกรรมใยคาร์บอน
ญี่ปุ่นเป็นผู้นําในการพัฒนาอุตสาหกรรมใยคาร์บอนนักวิทยาศาสตร์ญี่ปุ่นประดิษฐ์ใยคาร์บอนที่มีฐานะ PAN และปิช และปรับปรุงคุณสมบัติและการใช้งานของพวกเขาอย่างต่อเนื่องปัจจุบัน บริษัทต่างๆ เช่น โทเรย์, เทยจิน และ มิตซูบิชิ เคมีคอล ในญี่ปุ่น เป็นผู้เล่นชั้นนําในอุตสาหกรรมใยคาร์บอนทั่วโลก

แม้ว่าอุตสาหกรรมใยคาร์บอนของจีนจะเริ่มช้า แต่มันได้พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงหลายปีที่ผ่านมาอุตสาหกรรมใยคาร์บอนของจีนยังคงเผชิญกับช่องว่างที่สําคัญในศักยภาพการผลิตและเทคโนโลยีเมื่อเทียบกับระดับที่ก้าวหน้าระดับนานาชาติการส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมใยคาร์บอนรัฐบาลจีนเพิ่มการสนับสนุนให้กับมันส่งเสริมให้บริษัทเสริมสร้างการวิจัยและพัฒนาที่อิสระ และการสร้างแบรนด์เพื่อปรับปรุงคุณภาพสินค้าและเทคโนโลยี

V. สรุป
เนื่องจากเป็นวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง สายใยคาร์บอนมีบทบาทสําคัญในวงการอากาศยานยนต์พลังงานใหม่ พลังงานลม และสาขาอื่นๆสาขาใช้งานของใยคาร์บอนจะขยายมากขึ้นและความต้องการของตลาดจะยังคงเติบโต อุตสาหกรรมใยคาร์บอนของจีนและปรับปรุงคุณภาพสินค้าและเทคโนโลยีเพื่อบรรลุการปรับปรุงอุตสาหกรรมและการพัฒนาที่ยั่งยืนในอนาคต สายใยคาร์บอนจะแสดงผลประโยชน์และคุณค่าอันโดดเด่นของมันในสาขาอื่น ๆ