Caractéristiques, application et développement de la fibre de carbone

 

1.Caractéristiques et propriétés de la fibre de carbone

Matériaux en fibre de carbone sont noirs, durs, à haute résistance, légers et autres nouveaux matériaux avec d'excellentes propriétés mécaniques.Sa densité est inférieure à 1/4 de l'acier.La résistance à la traction des matériaux composites à base de résine de fibre de carbone est généralement supérieure à 35 000 MPa, soit 7,9 fois celle de l'acier.Le module d'élasticité en traction est compris entre 230000MPa et 430000MPa.Par conséquent, la résistance spécifique du CFRP, c'est-à-dire le rapport de la résistance du matériau à sa densité, est supérieure à 20000MPa/(g/cm3), mais la résistance spécifique de l'acier A3 est de 590MPa/(g/cm3). le module d'élasticité est également supérieur à celui de l'acier.Plus la résistance spécifique du matériau est élevée, plus le poids propre de la pièce est petit, plus le module d'élasticité spécifique est élevé, plus la rigidité de la pièce est grande.En ce sens, la large perspective d'application de la fibre de carbone dans l'ingénierie est illustrée.Considérant les excellentes propriétés de nombreux matériaux composites émergents, tels que Matériau en fibre de verre composite polymère, les matériaux composites à base de métal et les matériaux composites à base de céramique, de nombreux experts prédisent que les matériaux composites entreront dans l'ère de l'application généralisée des matériaux à partir de l'âge de l'acier.

Fibre de carbone PAN et matériaux composites en fibre de verre:
(1) Propriétés mécaniques, densité inférieure à celle du métal, poids léger ;haut module, haute rigidité, haute résistance, haute résistance à la fatigue, excellente résistance à l'usure et pouvoir lubrifiant;excellente atténuation des vibrations;
(2) Petite résistance à la chaleur, stabilité, coefficient de dilatation thermique, bonne stabilité dimensionnelle, conductivité thermique;excellente résistance à la chaleur sous gaz inerte ;
(3) Il appartient à une variété de matériaux conducteurs ayant des propriétés de conductivité électrique et de protection contre les ondes électromagnétiques, et des propriétés de conductivité électrique et de protection contre les ondes électromagnétiques.

(4) Il est excellent en transmission des rayons X et une structure appropriée peut être conçue en fonction de l'objectif.

En 2007, le principal Fournisseur de fibre de carbone Toray Co., Ltd. a coopéré avec Nissan Motor et d'autres sociétés pour développer des matériaux de pointe utilisant de la fibre de carbone, ce qui peut réduire considérablement le poids des pièces principales de la voiture, telles que le châssis.La nouvelle technologie réduit le poids total de la voiture de 10 % et améliore la consommation de carburant de 4 % à 5 %.De plus, la résistance aux chocs est 1,5 fois supérieure à celle du classique.Les constructeurs prévoient d'apporter la nouvelle technologie aux véhicules utilitaires d'ici trois ans.La nouvelle technologie promet d'accélérer le passage aux matières premières automobiles centrées sur l'acier dans le contexte d'une réglementation plus stricte sur la facture de carburant pour réduire les gaz à effet de serre dans le monde

 

3. Statut de production des produits en fibre de carbone dans mon pays

La production et l'utilisation de la fibre de carbone dans mon pays en sont encore à leurs débuts.La capacité de production de fibre de carbone nationale ne représente qu'environ 0,4 % de la production totale de tissu en fibre de carbone haute performance dans le monde, et plus de 90% de la consommation intérieure dépend des importations.La qualité du précurseur PAN a toujours été le goulot d'étranglement limitant la production à grande échelle de l'industrie de la fibre de carbone dans mon pays.De plus, parce que la fibre de carbone a longtemps été considérée comme un matériau stratégique, les pays développés se sont fermés au monde extérieur.Par conséquent, les experts de l'industrie estiment que le renforcement de la recherche fondamentale est le fondement de l'innovation et le moyen fondamental de développer l'industrie nationale de la fibre de carbone.

Mon pays a commencé à étudier la fibre de carbone des années 1960 aux années 1970, suivant presque le rythme du monde.Après plus de 30 ans de travail acharné, la société japonaise Toray a développé des produits en fibre de carbone proches du niveau T300, mais la production et la qualité ne peuvent pas répondre à la demande intérieure, qui est loin des pays étrangers.Par rapport au niveau avancé international, les problèmes en suspens de la fibre de carbone nationale sont la faible résistance de la fibre de carbone, l'uniformité et la stabilité médiocres, et le niveau de développement est de près de 20 à 30 ans derrière celui des pays avancés, et l'échelle de production est petite, équipement technique est arriéré et l'efficacité de la production est médiocre.

A l'heure actuelle, le monde fibre de carbone pret la capacité de production est d'environ 35 000 tonnes et la demande annuelle sur le marché chinois est d'environ 6 500 tonnes.C'est un gros consommateur de fibre de carbone.Cependant, la production de fibre de carbone de la Chine en 2007 n'était que d'environ 200 tonnes, et principalement des produits à faible performance.La majeure partie de l'industrie dépend des importations et le prix est très élevé.Par exemple, le marché standard du T300 manque de support technique avec des droits de propriété intellectuelle indépendants, et les entreprises nationales ne maîtrisent pas encore la technologie complète du noyau en fibre de carbone.La qualité, la technologie et l'échelle de production de la fibre de carbone dans mon pays sont très différentes de celles des pays étrangers.Parmi eux, le fibre de carbone haute performance la technologie est monopolisée et bloquée par le Japon et les pays occidentaux.Par conséquent, il faut un long processus pour réaliser la localisation de la fibre de carbone.En raison de l'absence de marché, il y a eu une 'fièvre de la fibre de carbone' en Chine ces dernières années, et de nombreux instituts de recherche scientifique et entreprises ont lancé des projets de recherche sur la fibre de carbone et d'industrialisation de plusieurs milliers de tonnes.