Ανθρακονήματα: ιδιότητες, φωτογραφία, απόκτηση, χρήση

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Οι προηγμένες βιομηχανίες και οι κατασκευές έχουν κατακτήσει πρόσφατα πολλές θεμελιωδώς νέες τεχνολογίες, οι περισσότερες από τις οποίες συνδέονται με καινοτόμα υλικά. Ένας απλός χρήστης θα μπορούσε να παρατηρήσει την εκδήλωση αυτής της διαδικασίας στο παράδειγμα των δομικών υλικών με τη συμπερίληψη σύνθετων υλικών. Επίσης στην αυτοκινητοβιομηχανία εισάγονται στοιχεία άνθρακα που αυξάνουν την απόδοση των σπορ αυτοκινήτων. Και δεν είναι όλοι αυτοί οι τομείς στους οποίους χρησιμοποιούνται ανθρακονήματα. Η βάση για αυτό το στοιχείο είναι οι ίνες άνθρακα, μια φωτογραφία των οποίων παρουσιάζεται παρακάτω. Στην πραγματικότητα, η μοναδικότητα και η ενεργή διανομή των σύνθετων υλικών νέας γενιάς έγκειται στις αξεπέραστες τεχνικές και φυσικές ιδιότητες.

Τεχνολογία παραγωγής

Για την παραγωγή υλικού χρησιμοποιούνται πρώτες ύλες με τη μορφή φυσικών ή χημικών ινών οργανικής προέλευσης. Επιπλέον, ως αποτέλεσμα ειδικής επεξεργασίας, παραμένουν μόνο άτομα άνθρακα από το αρχικό τεμάχιο εργασίας. Η κύρια δύναμη που επηρεάζει είναι η θερμοκρασία. Η τεχνολογική διαδικασία περιλαμβάνει την εφαρμογή πολλών σταδίων θερμικής επεξεργασίας. Στο πρώτο στάδιο, η πρωτογενής δομή οξειδώνεται σε συνθήκες θερμοκρασίας έως 250 °C. Στο επόμενοΣτο στάδιο, η παραγωγή ινών άνθρακα περνά στη διαδικασία της ενανθράκωσης, με αποτέλεσμα το υλικό να θερμαίνεται σε περιβάλλον αζώτου σε υψηλές θερμοκρασίες έως και 1500 °C. Έτσι, σχηματίζεται μια δομή που μοιάζει με γραφίτη. Ολόκληρη η διαδικασία κατασκευής ολοκληρώνεται με τελική επεξεργασία με τη μορφή γραφιτοποίησης στους 3000 °C. Σε αυτό το στάδιο, η περιεκτικότητα σε καθαρό άνθρακα στις ίνες φτάνει το 99%.

Πού χρησιμοποιούνται οι ίνες άνθρακα;

Αν τα πρώτα χρόνια της εκλαΐκευσης το υλικό χρησιμοποιήθηκε αποκλειστικά σε ιδιαίτερα εξειδικευμένους τομείς, σήμερα υπάρχει μια επέκταση της παραγωγής στην οποία χρησιμοποιείται αυτή η χημική ίνα. Το υλικό είναι αρκετά πλαστικό και ετερογενές ως προς τις δυνατότητες εκμετάλλευσης. Με μεγάλη πιθανότητα, το εύρος τέτοιων ινών θα επεκταθεί, αλλά σήμερα έχουν διαμορφωθεί οι βασικοί τύποι παρουσίασης υλικού στην αγορά. Ειδικότερα, μπορούμε να σημειώσουμε τον κατασκευαστικό κλάδο, την ιατρική, την κατασκευή ηλεκτρικών μηχανικών, οικιακών συσκευών κ.λπ. Όσον αφορά τους εξειδικευμένους τομείς, η χρήση ινών άνθρακα εξακολουθεί να είναι σημαντική για τους κατασκευαστές εξοπλισμού αεροσκαφών, ιατρικών ηλεκτροδίων και υλικών απορρόφησης ραντάρ.

Μορφές παραγωγής

Πρώτα από όλα, πρόκειται για ανθεκτικά στη θερμότητα κλωστοϋφαντουργικά προϊόντα, μεταξύ των οποίων διακρίνουμε υφάσματα, κλωστές, πλεκτά, τσόχα κ.λπ. Πιο τεχνολογική κατεύθυνση είναι η κατασκευή σύνθετων υλικών. Ίσως αυτό είναι το ευρύτερο τμήμα στο οποίο οι ίνες άνθρακα αντιπροσωπεύονται ως βάση για προϊόντα για σειριακή παραγωγή.παραγωγή. Συγκεκριμένα, πρόκειται για ρουλεμάν, θερμοανθεκτικές μονάδες, εξαρτήματα και διάφορα στοιχεία που λειτουργούν σε επιθετικά περιβάλλοντα. Ως επί το πλείστον, τα σύνθετα υλικά επικεντρώνονται στην αγορά αυτοκινήτων, ωστόσο, η κατασκευαστική βιομηχανία είναι επίσης αρκετά πρόθυμη να εξετάσει νέες προτάσεις από κατασκευαστές αυτής της χημικής ίνας.

Ιδιότητες υλικού

Οι ιδιαιτερότητες της τεχνολογίας για την απόκτηση του υλικού άφησαν το σημάδι τους στην απόδοση των ινών. Ως αποτέλεσμα, η υψηλή θερμική σταθερότητα έχει γίνει το κύριο χαρακτηριστικό γνώρισμα της δομής τέτοιων προϊόντων. Εκτός από τις θερμικές επιδράσεις, το υλικό είναι επίσης ανθεκτικό σε χημικά επιθετικά περιβάλλοντα. Είναι αλήθεια ότι εάν υπάρχει οξυγόνο κατά τη διαδικασία οξείδωσης όταν θερμαίνεται, αυτό έχει επιζήμια επίδραση στις ίνες. Όμως η μηχανική αντοχή των ανθρακονημάτων μπορεί να ανταγωνιστεί πολλά παραδοσιακά υλικά που θεωρούνται σκληρά και ανθεκτικά στη φθορά. Αυτή η ποιότητα είναι ιδιαίτερα έντονη στα προϊόντα άνθρακα. Μια άλλη ιδιότητα που είναι σε ζήτηση μεταξύ των τεχνολόγων διαφόρων προϊόντων είναι η ικανότητα απορρόφησης. Λόγω της ενεργής επιφάνειας, αυτή η ίνα μπορεί να θεωρηθεί ως αποτελεσματικό καταλυτικό σύστημα.

Producers

Οι ηγέτες στον τομέα είναι αμερικανικές, ιαπωνικές και γερμανικές εταιρείες. Οι ρωσικές τεχνολογίες σε αυτόν τον τομέα ουσιαστικά δεν έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια και εξακολουθούν να βασίζονται στις εξελίξεις της σοβιετικής εποχής. Μέχρι σήμερα τα μισάΟι ίνες που παράγονται στον κόσμο αντιστοιχούν στις ιαπωνικές εταιρείες Mitsubishi, Kureha, Teijin και άλλες, ενώ το άλλο μέρος μοιράζεται μεταξύ των Γερμανών και των Αμερικανών. Για παράδειγμα, η πλευρά των ΗΠΑ είναι η Cytec, και στη Γερμανία οι ανθρακονήματα παράγονται από την SGL. Πριν από λίγο καιρό, η ταϊβανέζικη εταιρεία Formosa Plastics μπήκε στη λίστα των ηγετών σε αυτόν τον τομέα. Όσον αφορά την εγχώρια παραγωγή, μόνο δύο εταιρείες ασχολούνται με την ανάπτυξη σύνθετων υλικών - Argon και Khimvolokno. Ταυτόχρονα, Λευκορώσοι και Ουκρανοί επιχειρηματίες έχουν σημειώσει σημαντικά επιτεύγματα τα τελευταία χρόνια, κατακτώντας νέες θέσεις για την εμπορική χρήση ανθρακονημάτων.

Το μέλλον των ινών άνθρακα

Δεδομένου ότι ορισμένοι τύποι CFRP θα επιτρέψουν σύντομα την παραγωγή προϊόντων που μπορούν να διατηρήσουν την αρχική τους δομή για εκατομμύρια χρόνια, πολλοί ειδικοί προβλέπουν υπερπαραγωγή τέτοιων προϊόντων. Παρόλα αυτά, οι ενδιαφερόμενες εταιρείες συνεχίζουν να αγωνίζονται για τεχνολογικές αναβαθμίσεις. Και αυτό είναι σε μεγάλο βαθμό δικαιολογημένο, αφού οι ιδιότητες των ινών άνθρακα είναι μια τάξη μεγέθους ανώτερες από εκείνες των παραδοσιακών υλικών. Αρκεί να θυμάστε τη δύναμη και την αντίσταση στη θερμότητα. Με βάση αυτά τα πλεονεκτήματα, οι προγραμματιστές εξερευνούν νέους τομείς ανάπτυξης. Η εισαγωγή του υλικού, πιθανότατα, θα καλύπτει όχι μόνο εξειδικευμένους τομείς, αλλά και τομείς κοντά στον μαζικό καταναλωτή. Για παράδειγμα, τα συνηθισμένα στοιχεία από πλαστικό, αλουμίνιο και ξύλο μπορούν να αντικατασταθούν με ανθρακονήματα, τα οποία θα ξεπεράσουν τα συμβατικά υλικά σε μια σειρά από ποιότητες απόδοσης.

Συμπέρασμα

Πολλοί παράγοντες εμποδίζουν την ευρεία υιοθέτηση καινοτόμων τεχνητών ινών. Ένα από τα πιο σημαντικά είναι το υψηλό κόστος. Δεδομένου ότι οι ίνες άνθρακα απαιτούν τη χρήση εξοπλισμού υψηλής τεχνολογίας για την κατασκευή, δεν έχει κάθε εταιρεία την οικονομική δυνατότητα να το αποκτήσει. Αυτό όμως δεν είναι το πιο σημαντικό. Το γεγονός είναι ότι δεν ενδιαφέρονται όλοι οι κατασκευαστές για τέτοιες ριζικές αλλαγές στην ποιότητα των προϊόντων. Έτσι, ενώ αυξάνει την ανθεκτικότητα ενός στοιχείου της υποδομής, ο κατασκευαστής δεν μπορεί πάντα να πραγματοποιεί παρόμοια αναβάθμιση σε παρακείμενα εξαρτήματα. Το αποτέλεσμα είναι μια ανισορροπία που ακυρώνει όλα τα επιτεύγματα των νέων τεχνολογιών.