Sep 18, 2024Jätä viesti

Hiilikuitu: nykyaikaisen materiaalin historia

What is the current status of carbon fiber processing technology?

Mitä todellisuudessa kutsutaan yleisesti "hiilikuiduksi" on hiilikuituvahvisteinen polymeeri (CFRP), komposiittimateriaali, joka koostuu tyypillisesti epoksikyllästetystä kudotusta hiilikuitukankaasta, joka kerrostetaan, muotoillaan muottiin ja kovetetaan sitten uunissa tyhjiöolosuhteissa. Tämän prosessin tuloksena syntyvästä materiaalista valmistetut komponentit ovat erittäin kevyitä ja uskomattoman jäykkiä, ja niiden lujuus-painosuhde on erinomainen.

 

Nykyaikaisen hiilikuidun yksittäiset kuidut koostuvat enimmäkseen öljyn sivutuotteista, ja puhtaiden, kiteisten hiilikuitujen kehittyminen on tapa, jolla materiaali kypsyi ja myöhemmin teollistettiin. Syntetisoitiin ensimmäisen kerran 19-luvun lopullaThja alussa 20Thvuosisatojen ajan, mukaan lukien Thomas Edisonin käyttäminen kevyinä filamenteina, nämä varhaiset yritykset epäonnistuivat, koska ne olivat puhtaita. Vasta 1960-luvun alussa japanilaiset ja amerikkalaiset kemistit kykenivät tuottamaan kuituja, joiden puhtaus oli sopiva käytettäväksi vahvistimena komposiiteissa.

Ison-Britannian puolustusministeriöön kuuluvan Royal Aircraft Establishmentin merkittävien investointien jälkeen ensimmäiset teollisesti tuotetut hiilikomposiittikomponentit saatiin integroimalla hiilikomposiittikompressorituuletinkokoonpano Rolls-Royce Conwayn ja RB:n kanssa-211 suihkumoottorit 1960-luvun lopulla. 1970-luvun ajan materiaali kypsyi entisestään filamenttien ja liimojen laadun parantuessa, ja 1980-luvun alussa moottoriurheilusta tuli toinen hiilikomposiittimateriaalien testikenttä.

 

Rolls Royce Conway -suihkumoottori on suunniteltu Vickers VC-10 -lentokoneelle

Vuoden 1981 Formula 1 -mestaruutta varten esitelty McLaren MP4/1 oli varhainen kilpa-auto, jossa oli täysin hiilikomposiittirunko. Kuten ilmailu- ja avaruusteollisuuden korkean suorituskyvyn luonne, moottoriurheilu hyötyi komposiiteista mahdollistamalla painonpudotuksen lujuudesta ja jäykkyydestä tinkimättä, mikä varmisti McLarenille kilpailuedun, ja ennen pitkää hiilikomposiitit olivat yleisiä kaikissa kilpa-ajoissa.

 

1990-luvulle mennessä entistä suurempien hiilikomposiittikappaleiden valmistus tuli mahdolliseksi, mikä auttoi vähentämään Boeingin uuden matkustajakoneen, 777:n, painoa. 777 oli kriittinen otettaessa käyttöön suuria komposiittikappaleita ilmailuteollisuudessa, sillä koneessa oli 9 painoprosenttia hiilikomposiittia. käytetään takarungossa, moottorin suojuksissa, ohjauspinnoissa ja lattiapalkeissa. Painonsäästön lisäksi nämä uudet komposiittikomponentit kestivät korroosiota ja väsymystä, mikä auttoi säästämään huoltokuluissa verrattuna vanhaan alan standardialumiiniin.

 

Vuonna 2007 Boeing esitteli vallankumouksellisen 787 Dreamlinerin, joka lisäsi huomattavasti komposiittien käyttöä, nyt jopa 50 painoprosenttia. Koska Boeing pystyy valmistamaan suuria hiilikomposiittikappaleita, 787:n runko koostuu kolmesta suuresta yksikerroksisesta osasta, jotka sitten yhdistetään kokoonpanon aikana. Lisäksi 787:n siivet koostuvat pääosin hiilikomposiiteista, ja materiaalien sitkeys mahdollistaa koneen ikonisen siiven jouston.

Lähetä kysely

whatsapp

Puhelin

Sähköposti

Tutkimus