1। कार्बन फाइबर कंपोजिट मुख्य रूप से पॉलीएक्रीलोनिट्राइल - आधारित कार्बन फाइबर और राल - आधारित मैट्रिसेस से बने होते हैं, महत्वपूर्ण प्रदर्शन लाभ के साथ
कार्बन फाइबर एक फिलामेंटरी कार्बन सामग्री है, जो कार्बनिक मैट्रिक्स फाइबर से बना है जैसे कि पॉलीएक्रीलोनिट्राइल (या डामर, विस्कोस) उच्च - तापमान अपघटन विधि से 1000 डिग्री सेल्सियस से ऊपर के तापमान पर एक तापमान पर तापमान अपघटन विधि, और 5 {{3 {3 {3 {{3 के साथ सबसे अधिक तत्वों का रिमूवल है। 90% से अधिक की कार्बन सामग्री के साथ उच्च-पॉलीमर
कार्बन फाइबर में उत्कृष्ट यांत्रिक गुण होते हैं, और इसका विशिष्ट गुरुत्व स्टील के 1/4 से कम है। कार्बन फाइबर कंपोजिट की तन्यता ताकत आम तौर पर 3500mpa से ऊपर होती है, जो कि 7 - 9 बार स्टील से होती है। यह उच्चतम विशिष्ट शक्ति और उच्चतम विशिष्ट मापांक के साथ उच्चतम - प्रदर्शन फाइबर के साथ वर्तमान में बड़ी मात्रा में उत्पादित फाइबर है, और इसमें कम घनत्व, संक्षारण प्रतिरोध, उच्च तापमान प्रतिरोध, घर्षण प्रतिरोध, थकान प्रतिरोध, उच्च कंपन क्षीणन, उच्च विद्युत और थर्मल चालकता, कम थर्मल और थर्मल चालकता, कम थर्मल और थर्मल चालकता, कम थर्मल प्रवाह गैर-चुंबकीय लेकिन इसमें विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण प्रभाव की विशेषताएं हैं, और राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य उद्योग और राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था के विकास के लिए एक महत्वपूर्ण रणनीतिक सामग्री है। यह व्यापक रूप से सैन्य उद्योग, एयरोस्पेस, खेल के सामान, ऑटोमोबाइल उद्योग, ऊर्जा उपकरण, चिकित्सा उपकरण, इंजीनियरिंग मशीनरी, परिवहन, निर्माण और इसके संरचनात्मक सुदृढीकरण में उपयोग किया जाता है।
कार्बन फाइबर को विभिन्न आयामों जैसे कि अग्रदूत प्रकार, विनिर्माण विधि और प्रदर्शन के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है। अग्रदूत के प्रकार के अनुसार, कार्बन फाइबर को polyacrylonitrile (पैन) - आधारित, डामर - आधारित, और विस्कोस - आधारित कार्बन फाइबर में वर्गीकृत किया जा सकता है। उनमें से, PolyAcryLonitrile - आधारित कार्बन फाइबर में उत्कृष्ट तैयार उत्पाद गुणवत्ता, सरल प्रक्रिया और उत्कृष्ट उत्पाद यांत्रिक गुणों के फायदे हैं। 1960 के दशक में अपने आगमन के बाद से, इसने जल्दी से मुख्यधारा की स्थिति पर कब्जा कर लिया है, कुल कार्बन फाइबर के 90% से अधिक के लिए लेखांकन। वर्तमान में, कार्बन फाइबर आम तौर पर पैन - आधारित कार्बन फाइबर को संदर्भित करता है।
फाइबर की संख्या के अनुसार, कार्बन फाइबर को छोटे टीओएस और बड़े टीओएस में विभाजित किया जा सकता है, और यांत्रिक गुणों के अनुसार, पॉलीएक्रीलोनिट्राइल - आधारित कार्बन फाइबर को चार श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: उच्च - शक्ति प्रकार, उच्च {{2- शक्ति माध्यम, उच्च मॉडल, उच्च मॉडल, और उच्च मॉडल, उच्च मॉडल, और उच्च मॉडल, उच्च मॉडल, और उच्च मॉडल छोटे टो कार्बन फाइबर शुरू में 1k, 3k और 6k था, और धीरे -धीरे 12k और 24k में विकसित हुआ। इसका उपयोग मुख्य रूप से उच्च - तकनीकी क्षेत्रों जैसे राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य उद्योग, साथ ही साथ खेल और अवकाश उत्पादों, जैसे कि विमान, मिसाइल, रॉकेट, उपग्रह, मछली पकड़ने के गियर, गोल्फ क्लब, टेनिस रैकेट, आदि में किया जाता है इलेक्ट्रोमैकेनिकल, सिविल इंजीनियरिंग, परिवहन और ऊर्जा, आदि।
कार्बन फाइबर समग्र सामग्री मैट्रिक्स सामग्री और कार्बन फाइबर सुदृढीकरण सामग्री से बनी होती है। प्रदर्शन में मैट्रिक्स सामग्री और कार्बन फाइबर के पारस्परिक पूरक के माध्यम से, एक सहक्रियात्मक प्रभाव उत्पन्न होता है। कार्बन फाइबर समग्र सामग्री का व्यापक प्रदर्शन मूल घटक सामग्री की तुलना में बेहतर है और विभिन्न आवश्यकताओं को पूरा करता है। कार्बन फाइबर कम्पोजिट सामग्री में हल्के वजन, अच्छे यांत्रिक गुणों, लचीले संरचनात्मक डिजाइन, समायोज्य प्रदर्शन, व्यापक स्रोत और कम लागत की विशेषताएं हैं। वे राष्ट्रीय रक्षा और सैन्य के विकास में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, और विभिन्न विमानों, ड्रोन, मिसाइलों, लॉन्च वाहनों और उपग्रहों में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है।
कार्बन फाइबर समग्र सामग्री में, मैट्रिक्स सामग्री मुख्य रूप से - आधारित है, जो बाजार में हिस्सेदारी के 90% से अधिक के लिए लेखांकन है। मैट्रिक्स सामग्री को दो श्रेणियों में विभाजित किया गया है: धातु और गैर - धातु। आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला धातु मैट्रिक्स एल्यूमीनियम, मैग्नीशियम, कॉपर, टाइटेनियम और उनके मिश्र धातु है, और नॉन - धातु मैट्रिक्स मुख्य रूप से सिंथेटिक राल, रबर, सिरेमिक, ग्रेफाइट, कार्बन आदि है, वर्तमान में, कार्बन फाइबर कम्पोजिट सामग्री मुख्य रूप से राल - आधारित है।
2। विकास की दो तरंगों के बाद, अनुप्रयोग क्षेत्र का विस्तार जारी है
कार्बन फाइबर का विकास 1950 और 1960 के दशक में हुआ था। संयुक्त राज्य अमेरिका, जापान और यूनाइटेड किंगडम कार्बन फाइबर उत्पादन प्रक्रियाओं को विकसित करने वाले पहले व्यक्ति थे। 1958 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में यूनियन कार्बाइड कॉरपोरेशन के रोजर बेकन ने आर्गन में रेयान को गर्म किया और गलती से कार्बन फाइबर का उत्पादन किया। तब से, कार्बन फाइबर सामग्री की क्षमता को धीरे -धीरे मान्यता दी गई है। 1960 में, हिथम्पसन फाइबरग्लास कंपनी (यूएसए) के रिचर्ड मिलिंगटन ने रेयान फाइबर में कार्बन सामग्री को 99wt%तक बढ़ाने के लिए एक विधि विकसित की। 1960 के दशक में, जापानी और ब्रिटिश कंपनियों ने PolyAcrylonitrile (PAN) - आधारित कार्बन फाइबर उत्पादन के प्रयोगशाला प्रौद्योगिकी विकास का नेतृत्व किया। 1959 में, जापान में ओसाका इंस्टीट्यूट ऑफ इंजीनियरिंग टेक्नोलॉजी के अकियो शिंदो ने कम - लागत विधि का उपयोग करके लगभग 55wt% की कार्बन सामग्री के साथ कार्बन फाइबर का सफलतापूर्वक उत्पादन किया; जापान ट्रायल के तोरे इंडस्ट्रीज - ने 1964 में पैन कार्बन फाइबर का उत्पादन किया और 1970 में ओसाका इंस्टीट्यूट ऑफ इंजीनियरिंग टेक्नोलॉजी के साथ पैन प्रक्रिया के लिए एक लाइसेंस समझौते पर हस्ताक्षर किए। डब्ल्यू। वाट, एलएन फिलिप्स और यूनाइटेड किंगडम के रॉयल एयरक्राफ्ट कॉरपोरेशन के डब्ल्यू। जॉनसन ने 1963 में पैन फाइबर की प्रक्रिया के लिए एक पेटेंट के लिए आवेदन किया; इसके बाद, यूनाइटेड किंगडम के नेशनल रिसर्च एंड डेवलपमेंट कॉरपोरेशन ने रोलसॉयस, मॉर्गन और कोर्टलड्स को प्रक्रिया के लिए लाइसेंस प्रदान किया।
कार्बन फाइबर समग्र सामग्री उद्योग 1970 और 1980 के दशक में शुरू हुआ। कार्बन फाइबर निर्माण प्रौद्योगिकी के विकास में, संयुक्त राज्य अमेरिका, यूनाइटेड किंगडम और जापान ने एक साथ मिलकर काम किया है। 1970 में, तोरे ने संयुक्त राज्य अमेरिका के यूनियन कार्बाइड कॉरपोरेशन के साथ एक सहयोग समझौते पर हस्ताक्षर किए, संयुक्त राज्य अमेरिका के यूनियन कार्बाइड कॉरपोरेशन की कार्बोज़ेशन तकनीक प्राप्त की, और संयुक्त राज्य अमेरिका के यूनियन कार्बाइड कॉरपोरेशन ने तोरे के कार्बन फाइबर उत्पादों का प्रतिनिधित्व किया। 1971 में, तोरे ने एक 12 - टन कार्बन फाइबर उत्पादन लाइन की स्थापना की और T300 कार्बन फाइबर का उत्पादन करना शुरू किया, और 1972 में पहले वाणिज्यिक कार्बन फाइबर कम्पोजिट उत्पाद - मछली पकड़ने की छड़ का लॉन्च किया। 1973 में तेल संकट ने विमानों के लिए ईंधन की खपत को कम करने के लिए विमान के लिए तत्काल बना दिया। इसके बाद, बोइंग और एयरबस जैसे विमान निर्माताओं ने कार्बन फाइबर कंपोजिट के आवेदन का पता लगाना शुरू किया। 1982 में, बोइंग 757, बोइंग 767 और स्पेस शटल ने T300 कार्बन फाइबर का उपयोग करना शुरू किया। CFRP ने सैन्य और नागरिक विमान सहित एयरोस्पेस संरचनाओं के इंजीनियरिंग आवेदन में प्रवेश किया है। 1980 के दशक में, 1,000 टन/वर्ष की एक एकल - लाइन उत्पादन क्षमता के साथ, तोरे ने मूल रूप से अपनी मौजूदा उत्पाद श्रृंखलाओं में से अधिकांश का एहसास किया है, अर्थात् प्रारंभिक T300, मिड-टर्म T800 और T1000, और बाद में M60J। विमान के घटकों में कार्बन फाइबर कंपोजिट के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, तोरे का संचयी कार्बन फाइबर उत्पादन 1988 तक 10,000 टन से अधिक हो गया।
कार्बन फाइबर कंपोजिट ने दो तरंगों की मांग का अनुभव किया है, जो पहले एयरोस्पेस क्षेत्र द्वारा संचालित है। कार्बन फाइबर कंपोजिट के अनुप्रयोग की पहली लहर 1990 और 2000 के दशक में दिखाई दी, जब सिविल विमान निर्माताओं ने सफलतापूर्वक और धीरे -धीरे अधिक कार्बन फाइबर समग्र सामग्री का उपयोग किया, जिससे विमान धड़ का निर्माण किया जा सके, जिससे ईंधन की खपत को कम करने के लिए एयरलाइंस की आवश्यकताओं को पूरा किया जा सके, जो कि सीओ 2 उत्सर्जन और रखरखाव की लागत को कम करना, डिजाइन जीवन का विस्तार करना, और विधानसभा को बढ़ाने के लिए। 1990 में, बोइंग 777 के मुख्य धड़ संरचना के लिए बोइंग द्वारा तोरे के सीएफआरपी प्रीप्रैग का उपयोग किया गया था। 2003 में, बोइंग ने फ्यूज़ल और मुख्य संरचना में सीएफआरपी (50wt%) की एक बड़ी मात्रा का उपयोग करते हुए, बोइंग 787 परियोजना का शुभारंभ किया; 2005 में, एयरबस ने A350 XWB प्रोजेक्ट लॉन्च किया, जिसने CFRP (53WT%) की बड़ी मात्रा का भी उपयोग किया।
The second wave of demand for carbon fiber composites was driven by non-aerospace industries. Since the 2010s, the application of carbon fiber composites has expanded dramatically from aerospace to non-aerospace industrial uses, and is characterized by large quantities and low costs. In 2007, Zoltek cooperated with wind turbine OEM Vestas to use carbon fiber in wind turbine blades. Compared with blades made of glass fiber composites, the use of carbon fiber composites in 60-meter-long blades is expected to reduce weight by 38%, reduce costs by 14%, and extend blade life. In 2014, Toray acquired Zoltek, a world-leading supplier of large-tow (>50k) कार्बन फाइबर, और इसकी कार्बन फाइबर उत्पादन क्षमता 35,000 टन/वर्ष तक बढ़ जाएगी।