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碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料,已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。真空炉保温材料碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面,发挥着非常重要的作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义,对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。专业真空炉保温材料我国至今没能实现大规模工业化生产,工业及民用领域的需求长期依赖进口,严重影响了我国高技术的发展,尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展,与我国的经济社会发展进程极不相称。
沥青基碳纤维是一种以石油沥青或煤沥青为原料,经沥青的精制、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制得的含碳量大于95%的特种纤维。因其具有高强度、模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好等性能特点。还具有较高的热传导性能,反向热膨胀系数和超高的模量,沥青基碳纤维适用于空间技术和人造卫星领域;沥青基碳纤维独特的热传导性能,使其在高产出的电气设备中显示出良好的散热效果;对有效载荷有严格限制的运载火箭来说,沥青基碳纤维增强材料在减轻重量上可起决定作用;沥青基碳纤维的低密度、高热导性能以及特殊的摩擦性能,对于其在军事领域的应用十分有价值;而沥青基碳纤维及其增强材料的稳定性。
工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈 (PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶 基碳纤维三大类。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展。由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展,成为当今碳纤维工业生产的主流。
石墨制品的特点及用途:一、石墨制品具有很好的吸附性。 炭的空隙结构使炭具有很好的吸附性,故炭常被用作吸附材料,用于吸附水分、气味、有毒物质等。我们做过实验,前几天烤肉用过的石墨烤盘看上去非常干净,但放到电磁炉上加热,会看到上次烤肉时吸附的油脂和有害物质会慢慢渗出,不过不用担心,用干净的餐纸擦拭干净即可使用了。二、石墨制品具有很好的导热性,传热快,受热均匀,节约燃料。用石墨制成的烤盘,锅等加热快,而且烧制的食物受热均匀,从里往外熟,加热时间短,不仅味道纯正,而且能锁住食物本来的养分。我们做过实验,用石墨烤盘烤肉时,刚开始电磁炉打到大火,仅20-30秒就能预热,开始烤制食物时只要打在小火上即可,有利用节约能源。
碳纤维在航空工业中的使用越来越多,航空业制造商使用这种材料进行加工和制造,将面临许多复杂的问题。这种材料可单独使用,也可采用复合夹层和蜂房式结构,用途特别广泛,重量轻和结构性负荷方面的优势将确保其未来的增长。再一次领跑这一技术领域,与制造机翼结构的全球知名公司合作。诸如机身和机翼等碳纤维结构组件要承受巨大的压力,无疑是所有飞机的关键部件。本质上,碳纤维是一种分层复合材料,如果机翼组件未达到 100% 平直度,重叠的一层则无法精准结合,在应力和压力作用下将导致灾难。OPEN MIND 与机翼制造商合作,使这种困难复杂的工序自动化,并与第三方公司合作,以数字方式扫描结构,然后对组件的曲面配合进行逆向工程,确定每个结构独一无二的配合零件。