1. کامپوزیت های فیبر کربن عمدتاً از پلی آکریلونیتریل-}}} الیاف کربن مبتنی
فیبر کربن یک ماده کربن رشته ای است ، ساخته شده از الیاف ماتریس آلی مانند پلی آکریلونیتریل (یا آسفالت ، ویسکوز) توسط روش تجزیه دما {0} بالا که در زیر گاز بی اثر در دمای بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد قرار دارد (نتیجه حذف اکثر عناصر به جز کربن} 10} 3 است. پلیمر بالا با میزان کربن بیش از 90 ٪
فیبر کربن دارای خواص مکانیکی عالی است و وزن مخصوص آن کمتر از 1/4 از فولاد است. استحکام کششی کامپوزیت های فیبر کربن به طور کلی بالاتر از 3500mpa است ، که 9 برابر 7}} 9 برابر فولاد است. این فیبر با بالاترین استحکام خاص و بالاترین مدول خاص در بین الیاف عملکرد- بالا که در حال حاضر در مقادیر زیادی تولید می شود ، و دارای چگالی کم ، مقاومت در برابر خوردگی ، مقاومت در برابر دمای بالا ، مقاومت در برابر اصطکاک ، مقاومت در برابر خستگی ، ضعف ارتعاش بالا ، هدایت بالا و حرارتی ، 8 گرمای پایین و تجویز مرزی است. غیر مغناطیسی اما دارای ویژگی های اثر محافظت از الکترومغناطیسی است و یک ماده استراتژیک مهم برای توسعه صنعت دفاع ملی و نظامی و اقتصاد ملی است. این کشور به طور گسترده در صنعت نظامی ، هوافضا ، کالاهای ورزشی ، صنعت خودرو ، تجهیزات انرژی ، تجهیزات پزشکی ، ماشین آلات مهندسی ، حمل و نقل ، ساخت و ساز و تقویت ساختاری آن مورد استفاده قرار می گیرد.
فیبر کربن را می توان با ابعاد مختلف مانند نوع پیش ساز ، روش تولید و عملکرد طبقه بندی کرد. با توجه به نوع پیش ساز ، فیبر کربن را می توان به پلی آکریلونیتریل (PAN) - مبتنی بر ، آسفالت {{2} مبتنی بر ، و ویسکوز-} مبتنی بر فیبر کربن طبقه بندی کرد. در میان آنها ، فیبر کربن مبتنی بر Polyacrylonitrile- مزایای کیفیت عالی محصول نهایی ، فرآیند ساده و خصوصیات مکانیکی محصول عالی را دارد. از زمان ظهور آن در دهه 1960 ، به سرعت موقعیت اصلی را اشغال کرده است و بیش از 90 ٪ از کل فیبر کربن را به خود اختصاص داده است. در حال حاضر ، فیبر کربن به طور کلی به فیبر کربن مبتنی بر PAN- اشاره دارد.
با توجه به تعداد الیاف ، فیبر کربن را می توان به TOW های کوچک و TOW های بزرگ تقسیم کرد ، و با توجه به خواص مکانیکی ، فیبر کربن مبتنی بر Polyacrylonitrile - می تواند به چهار دسته تقسیم شود: High {{1} type نوع قدرت بالا -}}}} مدل قدرت بالا {{{{{{{{بالا {{بالا {بالا. فیبر کربن کوچک در ابتدا 1K ، 3K و 6K بود و به تدریج به 12K و 24K تبدیل شد. این ماده به طور عمده در زمینه های فنی {{{{{{{{{11 {{11 {}} مانند صنعت ملی و ارتش ، و همچنین محصولات ورزشی و اوقات فراغت مانند هواپیما ، موشک ها ، موشک ها ، ماهواره ها ، تجهیزات ماهیگیری ، کلوپ های گلف ، راکت های تنیس و غیره استفاده می شود. سلامت ، الکترومکانیکی ، مهندسی عمران ، حمل و نقل و انرژی و غیره
مواد کامپوزیت فیبر کربن از مواد ماتریس و مواد تقویت فیبر کربن تشکیل شده است. از طریق مکمل متقابل مواد ماتریس و فیبر کربن در عملکرد ، یک اثر هم افزایی تولید می شود. عملکرد جامع مواد کامپوزیت فیبر کربن بهتر از مواد اصلی مؤلفه است و نیازهای مختلفی را برآورده می کند. مواد کامپوزیت فیبر کربن از ویژگی های وزن سبک ، خصوصیات مکانیکی خوب ، طراحی ساختاری انعطاف پذیر ، عملکرد قابل تنظیم ، منابع گسترده و کم هزینه برخوردار هستند. آنها نقش مهمی در توسعه دفاع ملی و نظامی ایفا می کنند و در هواپیماهای مختلف ، هواپیماهای بدون سرنشین ، موشک ، وسایل نقلیه پرتاب و ماهواره ها به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند.
در مواد کامپوزیت فیبر کربن ، مواد ماتریس عمدتاً رزین- مبتنی بر است و بیش از 90 ٪ از سهم بازار را تشکیل می دهد. مواد ماتریس به دو دسته تقسیم می شوند: فلز و غیر {3} فلز. ماتریس فلزی متداول آلومینیوم ، منیزیم ، مس ، تیتانیوم و آلیاژهای آنها است و ماتریس فلزی غیر- عمدتا رزین مصنوعی است ، لاستیک ، سرامیک ، گرافیت ، کربن و غیره. به اشتراک گذاشتن
2. پس از دو موج توسعه ، زمینه برنامه همچنان گسترش می یابد
توسعه فیبر کربن در دهه 50 و 1960 سرچشمه گرفته است. ایالات متحده ، ژاپن و انگلستان اولین کسانی بودند که فرآیندهای تولید فیبر کربن را توسعه دادند. در سال 1958 ، راجر بیکن از شرکت Union Carbide در ایالات متحده ریون را در آرگون گرم کرد و به طور تصادفی فیبر کربن تولید کرد. از آن زمان ، پتانسیل مواد فیبر کربن به تدریج تشخیص داده شده است. در سال 1960 ، ریچارد میلینگتون از شرکت فایبرگلاس هیتومپسون (ایالات متحده) روشی را برای افزایش محتوای کربن در الیاف ریون به 99WT ٪ ساخت. در دهه 1960 ، شرکت های ژاپنی و انگلیسی منجر به توسعه فناوری آزمایشگاهی پلی آکریلونیتریل (PAN) {13 {}} تولید فیبر کربن مبتنی بر شدند. در سال 1959 ، Akio Shindo از انستیتوی فناوری مهندسی اوزاکا در ژاپن با موفقیت فیبر کربن را با محتوای کربن در حدود 55WT ٪ با استفاده از روش هزینه کم- تولید کرد. TORAY Industries of Japan Trial 18- در سال 1964 فیبر کربن پان را تولید کرد و در سال 1970 با انستیتوی فناوری مهندسی اوزاکا توافق نامه مجوز برای فرآیند PAN امضا کرد. پس از آن ، شرکت ملی تحقیقات و توسعه انگلستان مجوزهای مربوط به این روند را به Rollsroyce ، Morganite و Courtaulds اعطا کرد.
صنعت مواد کامپوزیت فیبر کربن از دهه 1970 و 1980 آغاز شد. در توسعه فناوری تولید فیبر کربن ، ایالات متحده ، انگلستان و ژاپن از نزدیک با هم همکاری کرده اند. در سال 1970 ، تورای توافق نامه همکاری با شرکت Union Carbide از ایالات متحده را امضا کرد و فناوری کربن سازی شرکت کاربید اتحادیه ایالات متحده را بدست آورد و شرکت کاربید اتحادیه ایالات متحده نمایانگر محصولات فیبر کربن Toray بود. در سال 1971 ، Toray یک خط تولید فیبر کربن 12 {9} t ایجاد کرد و شروع به تولید فیبر کربن T300 کرد و اولین محصول کامپوزیت فیبر کربن تجاری را راه اندازی کرد- میله ماهیگیری در سال 1972. بحران روغن در سال 1973 باعث شد تا هواپیما برای کاهش وزن فوسلاژ برای کاهش مصرف سوخت کاهش یابد. پس از آن ، تولید کنندگان هواپیما مانند بوئینگ و ایرباس شروع به کشف کاربرد کامپوزیت های فیبر کربن کردند. در سال 1982 ، بوئینگ 757 ، بوئینگ 767 و شاتل فضایی شروع به استفاده از فیبر کربن T300 کردند. CFRP وارد کاربرد مهندسی سازه های هوافضا ، از جمله هواپیماهای نظامی و غیرنظامی شده است. در دهه 1980 ، با یک ظرفیت تولید خط- 1000 تن در سال ، Toray اساساً بیشتر سری محصولات موجود خود را ، یعنی اوایل T300 ، T800 میان مدت و T1000 و M60J بعدی تحقق بخشیده است. با استفاده گسترده از کامپوزیت های فیبر کربن در اجزای هواپیما ، تولید فیبر کربن تجمعی Toray تا سال 1988 از 10،000 تن فراتر رفت.
کامپوزیت های فیبر کربن دو موج تقاضا را تجربه کرده اند که اولین بار توسط میدان هوافضا هدایت می شود. اولین موج استفاده از کامپوزیت های فیبر کربن در دهه 1990 و 2000 ظاهر شد ، هنگامی که تولید کنندگان هواپیماهای مدنی با موفقیت و به تدریج از مواد کامپوزیت فیبر کربن بیشتر برای تولید بدنه های هوایی استفاده کردند ، از این طریق نیازهای هواپیمایی را برای کاهش مصرف سوخت ملاقات می کنند ، کاهش انتشار گازهای گلخانه ای CO2 و هزینه های نگهداری ، گسترش عمر طراحی ، و کاهش ابزارهای ابزاری را کاهش می دهد و هزینه های آن را کاهش می دهد. در سال 1990 ، CFRP CFRP Toray توسط بوئینگ برای ساختار اصلی بدنه بوئینگ 777 استفاده شد. در سال 2003 ، بوئینگ پروژه بوئینگ 787 را با استفاده از مقدار زیادی CFRP (50WT ٪) در بدنه و ساختار اصلی راه اندازی کرد. در سال 2005 ، ایرباس پروژه A350 XWB را راه اندازی کرد ، که از مقدار زیادی CFRP (53WT ٪) نیز استفاده کرد.
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) فیبر کربن و ظرفیت تولید فیبر کربن آن به 35000 تن در سال افزایش می یابد.