Karakteristik, penerapan dan pengembangan serat karbon
1.Karakteristik dan sifat serat karbon
Bahan serat karbon berwarna hitam, keras, berkekuatan tinggi, ringan dan material baru lainnya dengan sifat mekanik yang sangat baik.Berat jenisnya kurang dari 1/4 baja.Kekuatan tarik material komposit resin serat karbon biasanya di atas 35000MPa, 7,9 kali lipat dari baja.Modulus elastisitas tariknya antara 230000MPa dan 430000MPa.Oleh karena itu, kekuatan spesifik CFRP, yaitu rasio kekuatan material terhadap kepadatannya, berada di atas 20000MPa/(g/cm3), tetapi kekuatan spesifik baja A3 adalah 590MPa/(g/cm3) Spesifik modulus elastisitas juga lebih tinggi dibandingkan baja.Semakin tinggi kekuatan spesifik suatu material, semakin kecil berat sendiri bagian tersebut, semakin tinggi modulus elastisitas spesifiknya, semakin besar kekakuan bagian tersebut.Dalam hal ini, prospek penerapan serat karbon secara luas dalam bidang teknik dapat digambarkan.Melihat sifat-sifat unggul dari banyak material komposit yang muncul, seperti Bahan serat kaca komposit polimer, material komposit berbahan dasar logam, dan material komposit berbahan dasar keramik, banyak ahli memperkirakan bahwa material komposit akan memasuki era penerapan material secara luas sejak zaman baja.
Bahan komposit serat karbon dan fiberglass PAN:
(1) Sifat mekanik, kepadatan lebih rendah dari logam, ringan;modulus tinggi, kekakuan tinggi, kekuatan tinggi, kekuatan lelah tinggi, ketahanan aus dan pelumasan yang sangat baik;redaman getaran yang sangat baik;
(2) Ketahanan panas yang kecil, stabilitas, koefisien muai panas, stabilitas dimensi yang baik, konduktivitas termal;ketahanan panas yang sangat baik pada gas inert;
(3) Ia termasuk dalam berbagai bahan konduktif yang memiliki sifat konduktivitas listrik dan pelindung gelombang elektromagnetik, serta sifat konduktivitas listrik dan pelindung gelombang elektromagnetik.(4) Sangat baik dalam transmisi sinar-X, dan struktur yang sesuai dapat dirancang sesuai dengan tujuannya.
Pada tahun 2007, utama JepangPemasok serat karbonToray Co., Ltd. bekerja sama dengan Nissan Motor dan perusahaan lain untuk mengembangkan material mutakhir menggunakan serat karbon, yang dapat sangat mengurangi bobot bagian utama mobil, seperti sasis.Teknologi baru ini mengurangi bobot keseluruhan mobil sebesar 10% dan meningkatkan konsumsi bahan bakar sebesar 4% hingga 5%.Selain itu, ketahanan benturannya 1,5 kali lipat dibandingkan konvensional.Pabrikan berencana untuk membawa teknologi baru ke kendaraan komersial dalam waktu tiga tahun.Teknologi baru ini menjanjikan percepatan peralihan bahan baku otomotif yang berpusat pada baja di tengah peraturan tagihan bahan bakar yang lebih ketat untuk mengurangi gas rumah kaca di seluruh dunia.
2.Penerapan serat karbon
Serat karbon adalah istilah umum untuk serat dengan kandungan karbon lebih dari 90%, dan dinamakan demikian karena kandungan karbonnya yang tinggi.Serat karbon memiliki berbagai sifat unsur karbon yang sangat baik, seperti berat jenis kecil, tahan panas, tahan guncangan termal, tahan bahan kimia dan konduktivitas, dll. Ia memiliki keterikatan serat dan sifat mekanik yang sangat baik.Secara khusus, kekuatan spesifik dan modulus elastisitas spesifiknya tinggi, dan dapat menahan suhu tinggi 2000 dalam kondisi mengisolasi oksigen.Ini adalah bahan baku fiberglass industri yang pentingdan cocok untuk memperkuat material komposit, material ablasi, dan material insulasi panas.Ini adalah material baru yang dikembangkan pada awal tahun 1960-an dan kini telah menjadi material baru yang sangat diperlukan dalam masyarakat modern.
Di antara produk rekreasi, aplikasi pertama serat karbon PAN adalah joran.Saat ini, produksi joran serat karbon tahunan dunia adalah sekitar 12 juta, dan jumlah serat karbon yang digunakan sekitar 1.200 ton.Penerapan serat karbon di klub golf dimulai pada tahun 1972. Saat ini, produksi tahunan fibra de carbontongkat golf di dunia berjumlah sekitar 40 juta botol, dan jumlah serat karbon setara dengan 2.000 ton.Penerapan raket tenis dimulai pada tahun 1974. Saat ini, dunia memproduksi sekitar 4,5 juta raket serat karbon tahun lalu, dan penggunaan serat karbon membutuhkan sekitar 500 ton.Serat karbon juga banyak digunakan antara lain pada peralatan ski, perahu salju, tongkat ski, tongkat baseball, permainan jalan raya, dan olahraga laut.
Menyadari sifat serat karbon yang ringan, tahan lelah, tahan korosi, dan lainnya, serat ini banyak digunakan dalam industri dirgantara.Di bidang penerbangan luar angkasa, serat karbon modulus tinggi telah digunakan pada satelit buatan karena bobotnya yang ringan (kekakuan) dan konduktivitas termal serta stabilitas dimensi.Dalam beberapa tahun terakhir, mereka telah digunakan pada satelit komunikasi seperti iridium.
Senyawa cetakan terutama dicampur ke dalam resin termoplastik dalam bentukuntaian cincang serat kaca, yang memiliki efek penguatan, pelindung gelombang anti-statis dan elektromagnetik, dan banyak digunakan pada peralatan rumah tangga, peralatan kantor, semikonduktor dan bidang terkait.
3. Status produksi produk serat karbon di negara saya
Produksi dan penggunaan serat karbon di negara saya masih dalam tahap awal.Kapasitas produksi serat karbon dalam negeri hanya menyumbang sekitar 0,4% dari total outputkain serat karbon berkinerja tinggidi dunia, dan lebih dari 90% konsumsi domestik bergantung pada impor.Kualitas prekursor PAN selalu menjadi hambatan yang membatasi produksi skala besar industri serat karbon di negara saya.Selain itu, karena serat karbon telah lama dianggap sebagai bahan strategis, negara-negara maju menjadi tertutup terhadap dunia luar.Oleh karena itu, para pakar industri meyakini bahwa penguatan penelitian dasar merupakan landasan inovasi dan cara mendasar untuk mengembangkan industri serat karbon dalam negeri.
Negara saya mulai mempelajari serat karbon dari tahun 1960an hingga 1970an, hampir sejalan dengan perkembangan dunia.Setelah lebih dari 30 tahun kerja keras, Perusahaan Toray Jepang telah mengembangkan produk serat karbon mendekati level T300, namun keluaran dan kualitasnya tidak dapat memenuhi permintaan dalam negeri yang jauh dari luar negeri.Dibandingkan dengan tingkat mahir internasional, masalah yang menonjol dari serat karbon dalam negeri adalah kekuatan serat karbon yang rendah, keseragaman dan stabilitas yang buruk, dan tingkat pengembangannya hampir 20 hingga 30 tahun di belakang negara-negara maju, dan skala produksinya kecil, peralatan teknis terbelakang, dan efisiensi produksi buruk.
Saat ini, kapasitas produksi pret serat karbon dunia adalah sekitar 35.000 ton, dan permintaan tahunan di pasar Cina adalah sekitar 6.500 ton.Ini adalah konsumen serat karbon yang besar.Namun, keluaran serat karbon Tiongkok pada tahun 2007 hanya sekitar 200 ton, dan sebagian besar merupakan produk berperforma rendah.Industrinya sebagian besar bergantung pada impor, dan harganya sangat mahal.Misalnya, pasar T300 standar tidak memiliki dukungan teknis dengan hak kekayaan intelektual independen, dan perusahaan dalam negeri belum menguasai teknologi inti serat karbon secara lengkap.Kualitas, teknologi, dan skala produksi serat karbon di negara saya sangat berbeda dengan di luar negeri.Diantaranya, teknologi serat karbon berkinerja tinggi dimonopoli dan diblokir oleh Jepang dan negara-negara Barat.Oleh karena itu, dibutuhkan proses panjang untuk mewujudkan lokalisasi serat karbon.Karena kurangnya pasar, telah terjadi “demam serat karbon” di Tiongkok dalam beberapa tahun terakhir, dan banyak lembaga penelitian ilmiah serta perusahaan telah memulai penelitian serat karbon dan proyek industrialisasi ribuan ton.
#Bahan serat karbon#Bahan serat kaca komposit polimer#Pemasok serat karbon#untaian cincang serat kaca#kain serat karbon berkinerja tinggi
Waktu posting: 27 Oktober 2022