Что такое углеродное и графитовое волокно?

Что такое углеродное и графитовое волокно?

Углеродное и графитовое волокно, также известное как углеродное волокно, представляет собой тип волокна, полностью состоящего из углерода (C).

Существуют два основных типа углеродного и графитового волокна: на основе ПАН и на основе пека. Эти волокна наследуют многие свойства углерода, такие как отличная термостойкость и электропроводность. Углеродное и графитовое волокно высоко ценится во многих отраслях промышленности из-за его легкого веса, прочности и твердости.

Однако проблемы, связанные с его стоимостью, в настоящее время ограничивают его использование в нескольких областях.

Применение углеродного и графитового волокна

Углеродное и графитовое волокно находит широкое применение в качестве замены металлических материалов, используя их легкие свойства при сохранении прочности. Его гибкость, электропроводность, коррозионная стойкость и огнестойкость расширяют его применение.

Обычно используемое в композитных материалах наряду со смолами, керамикой и металлами, углеродное и графитовое волокно является неотъемлемой частью различных секторов. Оно используется в аэрокосмической промышленности для самолетов, ракет и спутников, в медицинском оборудовании, таком как протезы и инвалидные коляски, и, в частности, в автомобильной промышленности для повышения топливной эффективности и снижения веса.

Кроме того, прочность и эластичность углеродного и графитового волокна делают его популярным в спортивном оборудовании, таком как клюшки для гольфа, теннисные ракетки и велосипеды. Его потенциальные области применения распространяются на архитектуру и гражданское строительство, где оно может повысить сейсмостойкость бетонных конструкций или заменить стальные рамы и тросы подвесных мостов.

Типы углеродного и графитового волокна

Углеродное и графитовое волокно можно классифицировать в зависимости от сырья:

1. Углеродное и графитовое волокно на основе ПАН

Изготовленное из волокон карбонизированного полиакрилонитрила (ПАН), углеродное и графитовое волокно на основе ПАН широко распространено в промышленных и развлекательных приложениях. Обычно оно состоит из нитей диаметром от 5 до 15 мкм, связанных в обычные или большие жгуты.

2. Углеродное и графитовое волокно на основе пека

Полученное из пека, твердого остатка, полученного при перегонке сырой нефти, волокно из углерода и графита на основе пека обеспечивает регулируемую эластичность. Оно подразделяется на мезофазные и изотропные волокна из пека, каждое из которых предназначено для определенных применений, таких как автомобильные тормозные колодки или машины, требующие устойчивости к вибрации.

Методы производства волокна из углерода и графита

1. Волокно из углерода и графита на основе ПАН
Волокна ПАН подвергаются окислению при 200-300 °C для создания циклической молекулярной структуры. Последующая карбонизация при температурах, превышающих 1000 °C, преобразует молекулярную структуру в кристалл углерода. Дальнейшая графитизация при температурах выше 2000 °C дает волокно из графита.

2. Волокно из углерода и графита на основе пека Графитовое волокно
Угольный или нефтяной пек преобразуется в волокна, которые затем спекаются. Предшественники волокон получаются с помощью процесса, включающего формование расплава, стабилизацию, огнестойкую обработку, карбонизацию и графитизацию.