Sợi carbon - Ông vua của các vật liệu mới

Giới thiệu về sợi carbon


Sợi carbon Đây là một loại vật liệu sợi mới có độ bền cao, mô đun đàn hồi cao với hàm lượng carbon vượt quá 95%. Nó là vật liệu than chì vi tinh thể thu được bằng cách xử lý các sợi hữu cơ—bao gồm các tinh thể than chì dạng tấm xếp chồng lên nhau và thẳng hàng dọc theo trục sợi—qua các quá trình cacbon hóa và graphit hóa.

Sợi carbon Vật liệu này nhẹ hơn nhôm nhưng bền hơn thép. Nó sở hữu các đặc tính như khả năng chống ăn mòn, mô đun đàn hồi cao, mật độ thấp, không bị biến dạng dẻo, dẫn điện và dẫn nhiệt tuyệt vời, chịu được nhiệt độ cực cao trong môi trường không oxy hóa và khả năng chống mỏi vượt trội. Kết hợp các đặc tính vốn có của vật liệu carbon với độ mềm và khả năng gia công của sợi dệt, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực bao gồm quốc phòng và quân sự, hàng không vũ trụ, thiết bị thể thao, công nghiệp ô tô, thiết bị năng lượng, thiết bị y tế, máy móc xây dựng, vận tải và gia cố kết cấu. Đây là vật liệu chiến lược quan trọng cho sự phát triển quốc phòng và kinh tế quốc gia.

Phân loại sợi carbon

Theo nguyên liệu thô: Sợi carbon chủ yếu được phân loại thành ba loại: sợi carbon gốc rayon, sợi carbon gốc nhựa đường và sợi carbon gốc polyacrylonitrile (PAN). Trong số này, sợi carbon gốc PAN là tiền chất triển vọng nhất cho sản xuất sợi carbon hiệu suất cao nhờ quy trình sản xuất đơn giản, chi phí thấp, hiệu suất cacbon hóa cao và các đặc tính cơ học tuyệt vời. Sợi carbon sản xuất từ PAN mang lại hiệu suất tổng thể tốt nhất, dựa trên quy trình sản xuất đơn giản và hoàn thiện, đồng thời có phạm vi ứng dụng rộng nhất, sản lượng cao nhất và đa dạng nhất về chủng loại; chúng thống trị thị trường toàn cầu, chiếm hơn 90% tổng sản lượng toàn cầu.
Theo hiệu suất: Sợi carbon có thể được phân loại thành các loại: đa dụng, cường độ cao (GQ), cường độ cao/mô đun trung bình (QZ), mô đun cao (GM) và cường độ cao/mô đun cao (QM). Do vị thế thống lĩnh thị trường của Toray Industries, các ký hiệu sản phẩm của hãng đã trở thành tiêu chuẩn ngành. Sản phẩm thường được phân loại thành dòng "T" cường độ cao và dòng "M" mô đun cao (các mẫu cụ thể được liệt kê bên dưới). Số càng cao thì hiệu suất càng cao, và các loại có hậu tố chữ cái sẽ có hiệu suất vượt trội hơn so với các loại không có hậu tố (ví dụ: T300B có hiệu suất vượt trội hơn T300).
Theo kích thước xe kéo: Sợi carbon được phân loại thành loại sợi nhỏ và sợi lớn. Sợi carbon sợi nhỏ ban đầu chủ yếu bao gồm các loại 1K, 3K và 6K trước khi phát triển thành 12K và 24K; nó chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao—như quốc phòng và hàng không vũ trụ (máy bay, tên lửa, rocket và vệ tinh)—cũng như trong các thiết bị thể thao và giải trí như dụng cụ câu cá, gậy golf và vợt tennis. Sợi carbon có kích thước sợi từ 48K trở lên—bao gồm 48K, 60K và 80K—thường được phân loại là sợi carbon sợi lớn. Nó chủ yếu được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, trải rộng các lĩnh vực như dệt may, chăm sóc sức khỏe, cơ điện, kỹ thuật dân dụng và xây dựng, vận tải và năng lượng.

Đặc tính của sợi carbon