Apakah itu Serat Karbon dan Aplikasinya

Anda mungkin mendengar tentang Serat Karbon, atau anda sudah menggunakannya, dalam dunia hari ini, ia bukan lagi bahan yang sangat mahal, dari industri hinggalah kehidupan kita, kita boleh melihat produk serat karbon di mana-mana sahaja. Kerana sifatnya yang unggul, gentian karbon sedang digunakan dalam rangkaian aplikasi yang sentiasa berkembang. Hari ini, Sinofibre menjemput anda untuk meneroka dunia gentian karbon yang menarik.

Apakah Serat Karbon?

Gentian karbon dihasilkan daripada prekursor seperti polyacrylonitrile (PAN) dan rayon. Gentian prekursor ini menjalani rawatan kimia, pemanasan dan regangan, diikuti dengan pengkarbonan untuk menghasilkan gentian berkekuatan tinggi. Dengan kandungan karbon melebihi 90%, gentian karbon mempunyai kelebihan prestasi yang luar biasa, termasuk rintangan suhu tinggi, kekuatan tinggi dan rintangan kakisan.

Proses Pengeluaran untuk Serat Karbon

Pengeluaran gentian karbon biasanya melibatkan beberapa langkah utama:

Berputar: Menukar bahan prekursor (seperti polyacrylonitrile – PAN) kepada gentian.

Penstabilan: Memanaskan gentian untuk menstabilkan struktur molekul.

Karbonisasi: Menundukkan gentian yang distabilkan pada suhu tinggi (melebihi 1000°C) dalam suasana lengai untuk menghilangkan unsur bukan karbon.

Rawatan Permukaan: Meningkatkan sifat ikatan gentian.

Saiz: Sapukan salutan pelindung pada gentian untuk meningkatkan pengendalian dan pemprosesan.

Tenunan: Menenun gentian karbon ke dalam pelbagai corak (cth, anyaman biasa, anyaman kepar, anyaman satin atau anyaman Sehala) untuk menghasilkan fabrik gentian karbon. Langkah ini sangat penting untuk aplikasi yang memerlukan sifat kekuatan arah tertentu.

Prepreg: Impregnasi fabrik gentian karbon tenunan dengan resin untuk menghasilkan bahan prepreg. Prepregs ialah bahan komposit sedia untuk digunakan yang memastikan pengedaran resin seragam dan serat basah yang optimum.

Bentuk Produk Serat Karbon

Kerana sifat fleksibelnya yang baik, gentian karbon boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk menggunakan teknik yang berbeza, biasanya termasuk:

Lembaran Gentian Karbon: Teknik mampatan atau Autoklaf

Tiub Serat Karbon: Teknik pengacuan gulung

Rod Gentian Karbon: Teknik Pultrusion

Bahagian Gentian Karbon: Memotong dari penghala CNC atau teknik Mampatan

Untuk maklumat terperinci tentang teknik ini, klik pautan yang sepadan di atas.

Hartanah

Produk serat karbon mempunyai banyak ciri, orang menyukainya kerana sifat utamanya:

Kekuatan tinggi: Gentian karbon lima kali lebih kuat daripada keluli dan dua kali lebih kaku, namun ia jauh lebih ringan. Ini menjadikannya sesuai untuk aplikasi di mana mengurangkan berat badan dengan kekuatan tinggi

Ringan: Ketumpatan produk gentian karbon Sinofibre ialah 1.6 -1.8 g/cm³, ia jauh lebih ringan daripada logam seperti aluminium (2.7 g/cm³), kuprum (8.9 g/cm³), dan keluli (7.8 g/cm³). pengurangan beratnya bermakna untuk penjimatan bahan api dan prestasi yang lebih baik.

Kekuatan Tegangan Super Tinggi: Gentian karbon mempamerkan kekuatan tegangan biasanya dalam julat 3,500 hingga 6,000 MPa (Berdasarkan gred dari T300 – T800), ia jauh lebih tinggi daripada aluminium (400-550 MPa), kuprum (210 MPa) dan keluli (500-1,200 MPa).

Kekakuan Tinggi: Modulus keanjalan gentian karbon adalah sekitar 240 GPa, yang lebih tinggi daripada aluminium (69 GPa), kuprum (110-128 GPa), dan setanding dengan keluli (200 GPa), menjadikannya sangat tegar dan tahan. kepada ubah bentuk.

Rintangan Terma: Gentian karbon boleh menahan suhu melebihi 1,000°C tanpa kehilangan kekuatannya, tidak seperti logam yang mungkin lemah atau cair pada suhu tinggi.

Rintangan Kimia: Ia tahan terhadap kakisan dan serangan kimia, tidak seperti logam yang mungkin terhakis apabila terdedah kepada lembapan dan bahan kimia.

Rintangan Keletihan: Gentian karbon mempamerkan rintangan keletihan yang sangat baik, mengekalkan sifat mekanikalnya di bawah keadaan pemuatan kitaran lebih baik daripada kebanyakan logam.

Pengembangan Terma Rendah: Ia mempunyai pekali pengembangan terma yang sangat rendah, bermakna ia tidak mengembang atau mengecut dengan ketara dengan perubahan suhu, memastikan kestabilan dimensi.

丨Perbandingan dengan Bahan Lain

Harta benda	Serat Karbon	Keluli	aluminium	Tembaga	titanium
Ketumpatan (g/cm³)	1.6	7.8	2.7	8.9	4.5
Kekuatan Tegangan (MPa)	3,500 – 6,000	500 – 1,200	400 – 550	210	900 – 1,200
Modulus Keanjalan (GPa)	240	200	69	110-128	110
Kekonduksian Terma (W/mK)	5-10	50	235	400	22
Rintangan Kakisan	Cemerlang	miskin	bagus	miskin	Cemerlang
Ketahanan Keletihan	Cemerlang	bagus	bagus	Adil	Cemerlang

Aplikasi Produk Serat Karbon

Seperti yang kami nyatakan pada mulanya, harga gentian karbon jauh lebih rendah daripada sebelumnya, jadi ia telah digunakan dalam lebih banyak aplikasi:

UAV / Drone

Kebanyakan UAV atau Drone diperbuat daripada plat dan tiub gentian karbon kerana ia mempunyai sifat ringan, berkekuatan tinggi, meningkatkan prestasi dan kecekapan penerbangan, untuk mendapatkan hayat bateri yang lebih tinggi.

Barangan Sukan

Oleh kerana ringan dan tahan lama boleh meningkatkan prestasi alatan, semakin banyak alatan diperbuat daripada gentian karbon, seperti Basikal, Raket Tenis, Kelab Golf, Pancing dan Dayung dll.

kereta

Ia juga kerana beratnya yang ringan dan kekuatan tinggi, menyumbang kepada kecekapan dan prestasi bahan api yang lebih baik.

Industri Aeroangkasa

Dalam aeroangkasa, gentian karbon adalah penting untuk mengurangkan berat pesawat dan kapal angkasa, yang membawa kepada kecekapan dan prestasi bahan api yang lebih baik. Komponen seperti fiuslaj, sayap dan struktur satelit mendapat manfaat daripada sifatnya yang ringan dan berkekuatan tinggi. Walau bagaimanapun, grednya jauh lebih tinggi daripada gentian karbon standard. Jika anda ingin mengetahui lebih lanjut gred tentang gred gentian karbon, sila rujuk post saya<What is T300, T700 and T800 Carbon Fiber>

Bidang Perubatan

Dalam bidang perubatan, gentian karbon digunakan dalam prostetik, peranti ortotik, dan peralatan pengimejan perubatan kerana kekuatannya, ringan dan radiolusennya (ketelusan kepada sinar-X).

Tenaga Angin

Bilah turbin angin yang diperbuat daripada gentian karbon lebih cekap dan tahan lama daripada yang tradisional seperti Fiberglass, yang membawa kepada penangkapan tenaga yang lebih baik dan mengurangkan kos penyelenggaraan.

Masa Depan Gentian Karbon

Dengan penemuan teknologi mengurangkan kos pembuatan dan bahan mentah, gentian karbon menjadi lebih mudah diakses dan berpatutan. Semakin banyak bahan akan ditukar kepada produk gentian karbon kekuatan tinggi, yang akan mengembangkan aplikasi dan kebolehcapaiannya.

Kesimpulan

Gentian karbon adalah bahan yang luar biasa dan baharu dengan sifat unik dan pelbagai aplikasi. Ia menjadi lebih dan lebih popular terutamanya kerana ringan, Fleksibel, kekuatan tegangan tinggi yang unggul, yang boleh menjimatkan tenaga dan meningkatkan sifat. Dengan kemajuan teknologi, gentian karbon sudah pasti akan menjadi bahan yang luas pada masa hadapan.