Көміртекті талшық: қасиеттері, суреті, алынуы, қолданылуы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Өнеркәсіп пен құрылыстың дамыған салалары жақында көптеген жаңа технологияларды игерді, олардың көпшілігі инновациялық материалдармен байланысты. Қарапайым пайдаланушы бұл процестің көрінісін композиттерді қосатын құрылыс материалдарының мысалында байқай алады. Сондай-ақ автомобиль өнеркәсібінде спорттық автомобильдердің өнімділігін арттыратын көміртекті элементтер енгізілуде. Және бұл көміртекті талшық қолданылатын барлық аймақтар емес. Бұл компоненттің негізі көміртекті талшықтар болып табылады, олардың фотосуреті төменде келтірілген. Шын мәнінде, жаңа буын композиттерінің бірегейлігі мен белсенді таралуы теңдесі жоқ техникалық және физикалық сапаларында жатыр.

Өндіріс технологиясы

Материалды өндіру үшін шикізат табиғи немесе органикалық текті химиялық талшықтар түрінде қолданылады. Әрі қарай, арнайы өңдеу нәтижесінде бастапқы дайындамадан тек көміртек атомдары қалады. Негізгі әсер етуші күш – температура. Технологиялық процесс термиялық өңдеудің бірнеше кезеңдерін жүзеге асыруды қамтиды. Бірінші кезеңде бастапқы құрылым 250 ° C-қа дейінгі температура жағдайында тотығады. КелесідеКезеңде көміртекті талшықтардың өндірісі карбонизация процедурасына өтеді, нәтижесінде материал 1500 ° C дейін жоғары температурада азотты ортада қызады. Осылайша графит тәрізді құрылым түзіледі. Бүкіл өндіріс процесі 3000 °C температурада графитизация түріндегі соңғы өңдеумен аяқталады. Бұл кезеңде талшықтардағы таза көміртегінің мөлшері 99%-ға жетеді.

Көміртекті талшық қайда қолданылады?

Егер танымалдылықтың алғашқы жылдарында материал тек жоғары мамандандырылған салаларда қолданылса, бүгінде бұл химиялық талшықты пайдаланатын өндірістің кеңеюі байқалады. Материал жеткілікті пластикалық және пайдалану мүмкіндіктері бойынша гетерогенді. Жоғары ықтималдықпен мұндай талшықтардың ауқымы кеңейеді, бірақ бүгінгі күні нарықта материалды ұсынудың негізгі түрлері қалыптасты. Атап айтқанда, құрылыс индустриясын, медицинаны, электротехника өндірісін, тұрмыстық техниканы және т.б. салаларын атап өтуге болады. Мамандандырылған салаларға келетін болсақ, көміртекті талшықтарды пайдалану авиациялық техниканы, медициналық электродтарды және радиолокацияны сіңіретін материалдарды өндірушілер үшін әлі де өзекті болып табылады.

Өндіріс формалары

Біріншіден, бұл ыстыққа төзімді тоқыма бұйымдары, олардың ішінде біз маталарды, жіптерді, трикотажды, киіздерді және т.б. ажыратуға болады. Неғұрлым технологиялық бағыт - композиттерді өндіру. Бұл көміртекті талшық сериялық өндіріске арналған өнімдердің негізі ретінде ұсынылған ең кең сегмент болуы мүмкін.өндіріс. Атап айтқанда, бұл агрессивті ортада жұмыс істейтін мойынтіректер, ыстыққа төзімді қондырғылар, бөлшектер және әртүрлі элементтер. Негізінен композиттер автомобиль нарығына бағытталған, алайда құрылыс индустриясы да осы химиялық талшықты өндірушілердің жаңа ұсыныстарын қарастыруға дайын.

Материал қасиеттері

Материалды алу технологиясының ерекшелігі талшықтардың өнімділігінде өз ізін қалдырды. Нәтижесінде жоғары термиялық тұрақтылық мұндай өнімдердің құрылымының басты ерекшелігі болды. Термиялық әсерлерден басқа, материал химиялық агрессивті ортаға да төзімді. Рас, қызған кезде тотығу процесінде оттегі болса, бұл талшықтарға зиянды әсер етеді. Бірақ көміртекті талшықтың механикалық беріктігі қатты және зақымдануға төзімді деп саналатын көптеген дәстүрлі материалдармен бәсекелесе алады. Бұл сапа әсіресе көміртекті өнімдерде айқын көрінеді. Әртүрлі өнімдердің технологтары арасында сұранысқа ие тағы бір қасиет - сіңіру қабілеті. Белсенді бетінің арқасында бұл талшықты тиімді каталитикалық жүйе ретінде қарастыруға болады.

Продюсерлер

Сегменттегі көшбасшылар - американдық, жапондық және неміс компаниялары. Бұл саладағы ресейлік технологиялар соңғы жылдары іс жүзінде дамымаған және әлі де кеңестік дәуірдегі әзірлемелерге негізделген. Бүгінгі күнге дейін жартысыДүние жүзінде өндірілетін талшықтар жапондық Mitsubishi, Kureha, Teijin және т.б. фирмаларының үлесіне тиеді, қалған бөлігі немістер мен американдықтар арасында бөлінеді. Мысалы, АҚШ жағы Cytec, ал Германияда көміртекті талшықты SGL шығарады. Жақында ғана Тайваньның Formosa Plastics компаниясы осы саладағы көшбасшылар тізіміне енді. Отандық өндіріске келетін болсақ, композиттерді әзірлеумен тек екі компания айналысады - «Аргон» және «Химволокно». Сонымен қатар, беларусь және украин кәсіпкерлері соңғы жылдары көміртекті талшықты коммерциялық пайдаланудың жаңа тауашаларын игеріп, айтарлықтай жетістіктерге жетті.

Көміртекті талшықтардың болашағы

CFRP кейбір түрлері жақын арада миллиондаған жылдар бойы өзінің бастапқы құрылымын сақтай алатын өнімдерді шығаруға мүмкіндік беретіндіктен, көптеген сарапшылар мұндай өнімдердің шамадан тыс өндірілуін болжайды. Осыған қарамастан, мүдделі компаниялар технологиялық жаңартуларды жалғастыруда. Және бұл негізінен негізделген, өйткені көміртекті талшықтардың қасиеттері дәстүрлі материалдардың қасиеттерінен жоғары. Күш пен ыстыққа төзімділікті есте сақтау жеткілікті. Осы артықшылықтарға сүйене отырып, әзірлеушілер дамудың жаңа бағыттарын зерттейді. Материалды енгізу, ең алдымен, мамандандырылған аймақтарды ғана емес, сонымен қатар жаппай тұтынушыға жақын аймақтарды да қамтиды. Мысалы, қарапайым пластик, алюминий және ағаш элементтерді көміртекті талшықпен ауыстыруға болады, ол бірқатар өнімділік қасиеттері бойынша әдеттегі материалдардан асып түседі.

Қорытынды

Көптеген факторлар инновациялық жасанды талшықтың кең таралуына кедергі жасайды. Ең маңыздыларының бірі - жоғары баға. Көміртекті талшық өндіріс үшін жоғары технологиялық жабдықты пайдалануды талап ететіндіктен, оны алу кез келген компанияның қалтасы көтермейді. Бірақ бұл ең маңызды нәрсе емес. Өйткені, барлық өндірушілер өнім сапасындағы мұндай түбегейлі өзгерістерге қызығушылық танытпайды. Осылайша, инфрақұрылымның бір элементінің беріктігін арттыра отырып, өндіруші әрқашан көршілес құрамдас бөліктерде ұқсас жаңартуды орындай алмайды. Нәтиже – жаңа технологиялардың барлық жетістіктерін жоққа шығаратын теңгерімсіздік.