Fibra di carbonio: proprietà, foto, ottenimento, utilizzo

2024 Autore: Howard Calhoun | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-17 10:31

Le industrie e l'edilizia avanzate hanno recentemente imparato molte tecnologie fondamentalmente nuove, la maggior parte delle quali sono associate a materiali innovativi. Un utente ordinario potrebbe notare la manifestazione di questo processo sull'esempio dei materiali da costruzione con l'inclusione di compositi. Anche nell'industria automobilistica vengono introdotti elementi in carbonio che aumentano le prestazioni delle auto sportive. E queste non sono tutte le aree in cui viene utilizzata la fibra di carbonio. La base di questo componente sono le fibre di carbonio, di cui una foto è presentata di seguito. In re altà, l'unicità e la distribuzione attiva dei compositi di nuova generazione risiede nelle insuperabili qualità tecniche e fisiche.

Tecnologia di produzione

Per la produzione del materiale si utilizzano materie prime sotto forma di fibre naturali o chimiche di origine organica. Inoltre, come risultato di una lavorazione speciale, dal pezzo originale rimangono solo atomi di carbonio. La principale forza d'influenza è la temperatura. Il processo tecnologico prevede l'implementazione di più fasi di trattamento termico. Nella prima fase, la struttura primaria viene ossidata in condizioni di temperatura fino a 250 °C. Alla prossimaNella fase, la produzione di fibre di carbonio passa alla procedura di carbonizzazione, a seguito della quale il materiale viene riscaldato in un ambiente di azoto ad alte temperature fino a 1500 °C. Pertanto, si forma una struttura simile alla grafite. L'intero processo produttivo è completato da un trattamento finale sotto forma di grafitizzazione a 3000 °C. In questa fase, il contenuto di carbonio puro nelle fibre raggiunge il 99%.

Dove viene utilizzata la fibra di carbonio?

Se nei primi anni di divulgazione il materiale veniva utilizzato esclusivamente in ambiti altamente specializzati, oggi si assiste ad un ampliamento della produzione in cui viene utilizzata questa fibra chimica. Il materiale è abbastanza plastico ed eterogeneo in termini di possibilità di sfruttamento. Con un' alta probabilità, la portata di tali fibre si amplierà, ma oggi hanno preso forma i tipi base di presentazione dei materiali sul mercato. In particolare si segnalano l'edilizia, la medicina, la produzione di ingegneria elettrica, elettrodomestici, ecc. Per quanto riguarda le aree specializzate, l'uso delle fibre di carbonio è ancora rilevante per i produttori di apparecchiature aeronautiche, elettrodi medicali e materiali che assorbono radar.

Forme di produzione

Si tratta innanzitutto di prodotti tessili resistenti al calore, tra i quali possiamo distinguere tessuti, fili, maglieria, feltro, ecc. Una direzione più tecnologica è la produzione di compositi. Forse questo è il segmento più ampio in cui la fibra di carbonio è rappresentata come base per i prodotti per la produzione in serie.produzione. In particolare si tratta di cuscinetti, unità termoresistenti, parti ed elementi vari che operano in ambienti aggressivi. Per lo più i compositi sono focalizzati sul mercato automobilistico, tuttavia, il settore edile è anche abbastanza disposto a prendere in considerazione nuove proposte dai produttori di questa fibra chimica.

Proprietà del materiale

Le specificità della tecnologia per ottenere il materiale hanno lasciato il segno sulle prestazioni delle fibre. Di conseguenza, l'elevata stabilità termica è diventata la principale caratteristica distintiva della struttura di tali prodotti. Oltre agli effetti termici, il materiale è anche resistente agli ambienti chimici aggressivi. È vero, se l'ossigeno è presente durante il processo di ossidazione quando riscaldato, ciò ha un effetto dannoso sulle fibre. Ma la resistenza meccanica della fibra di carbonio può competere con molti materiali tradizionali che sono considerati duri e resistenti ai danni. Questa qualità è particolarmente pronunciata nei prodotti in carbonio. Un' altra proprietà richiesta dai tecnologi di vari prodotti è la capacità di assorbimento. Grazie alla superficie attiva, questa fibra può essere considerata un efficiente sistema catalitico.

Produttori

I leader del segmento sono aziende americane, giapponesi e tedesche. Le tecnologie russe in quest'area non si sono praticamente sviluppate negli ultimi anni e sono ancora basate sugli sviluppi dell'era sovietica. Ad oggi, la metàLe fibre prodotte nel mondo sono rappresentate dalle società giapponesi Mitsubishi, Kureha, Teijin e altre, l' altra parte è divisa tra tedeschi e americani. Ad esempio, la parte statunitense è Cytec e in Germania la fibra di carbonio è prodotta da SGL. Non molto tempo fa, l'azienda taiwanese Formosa Plastics è entrata nella lista dei leader in questo settore. Per quanto riguarda la produzione interna, solo due società sono impegnate nello sviluppo di compositi: Argon e Khimvolokno. Allo stesso tempo, gli imprenditori bielorussi e ucraini hanno ottenuto risultati significativi negli ultimi anni, padroneggiando nuove nicchie per l'uso commerciale della fibra di carbonio.

Il futuro delle fibre di carbonio

Poiché alcuni tipi di CFRP consentiranno presto la produzione di prodotti in grado di mantenere la loro struttura originale per milioni di anni, molti esperti prevedono una sovrapproduzione di tali prodotti. Nonostante ciò, le aziende interessate continuano a gareggiare per gli aggiornamenti tecnologici. E questo è ampiamente giustificato, dal momento che le proprietà delle fibre di carbonio sono di un ordine di grandezza superiori a quelle dei materiali tradizionali. Basta ricordare la forza e la resistenza al calore. Sulla base di questi vantaggi, gli sviluppatori stanno esplorando nuove aree di sviluppo. L'introduzione del materiale, molto probabilmente, riguarderà non solo aree specializzate, ma anche aree vicine al consumatore di massa. Ad esempio, i normali elementi in plastica, alluminio e legno possono essere sostituiti con fibra di carbonio, che supererà i materiali convenzionali in un certo numero di qualità prestazionali.

Conclusione

Molti fattori impediscono l'adozione diffusa di fibre artificiali innovative. Uno dei più significativi è il costo elevato. Poiché la fibra di carbonio richiede l'uso di attrezzature ad alta tecnologia per la produzione, non tutte le aziende possono permettersi di ottenerla. Ma questa non è la cosa più importante. Il fatto è che non tutti i produttori sono interessati a cambiamenti così radicali nella qualità del prodotto. Pertanto, mentre aumenta la durata di un elemento dell'infrastruttura, il produttore non può sempre eseguire un aggiornamento simile sui componenti adiacenti. Il risultato è uno squilibrio che annulla tutte le conquiste delle nuove tecnologie.