סיבי פחמן: מאפיינים, תמונה, השגה, שימוש

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

תעשיות ובנייה מתקדמות שלטו לאחרונה בטכנולוגיות חדשות ביסודו רבות, רובן קשורות לחומרים חדשניים. משתמש רגיל יכול להבחין בביטוי של תהליך זה בדוגמה של חומרי בניין עם הכללת חומרים מרוכבים. גם בתעשיית הרכב, מוצגים יסודות פחמן שמגבירים את הביצועים של מכוניות ספורט. וזה לא כל התחומים בהם משתמשים בסיבי פחמן. הבסיס לרכיב זה הוא סיבי פחמן, שתצלום מהם מוצג להלן. למעשה, הייחודיות וההפצה הפעילה של חומרים מרוכבים מהדור החדש נעוצה באיכויות הטכניות והפיזיות שאין מתגברות עליהן.

טכנולוגיית ייצור

ליצור חומר נעשה שימוש בחומרי גלם בצורה של סיבים טבעיים או כימיים ממקור אורגני. יתר על כן, כתוצאה מעיבוד מיוחד, רק אטומי פחמן נשארים מחומר העבודה המקורי. הכוח המשפיע העיקרי הוא הטמפרטורה. התהליך הטכנולוגי כולל יישום של מספר שלבים של טיפול בחום. בשלב הראשון מתחמצן המבנה הראשוני בתנאי טמפרטורה של עד 250 מעלות צלזיוס. על הבאבשלב, ייצור סיבי פחמן עובר להליך הפחממה, כתוצאה מכך החומר מחומם בסביבת חנקן בטמפרטורות גבוהות עד 1500 מעלות צלזיוס. כך נוצר מבנה דמוי גרפיט. כל תהליך הייצור הושלם על ידי טיפול סופי בצורה של גרפיטיזציה ב-3000 מעלות צלזיוס. בשלב זה, תכולת הפחמן הטהור בסיבים מגיעה ל-99%.

היכן משתמשים בסיבי פחמן?

אם בשנים הראשונות של הפופולריות נעשה שימוש בחומר אך ורק באזורים מיוחדים, כיום ישנה הרחבת הייצור שבה נעשה שימוש בסיב כימי זה. החומר הוא די פלסטי והטרוגני מבחינת אפשרויות הניצול. בסבירות גבוהה, היקף סיבים כאלה יתרחב, אך כיום התגבשו הסוגים הבסיסיים של הצגת החומרים בשוק. בפרט ניתן לציין את תעשיית הבנייה, הרפואה, ייצור הנדסת חשמל, מכשירי חשמל ביתיים וכו'. באשר לתחומים מיוחדים, השימוש בסיבי פחמן עדיין רלוונטי עבור יצרני ציוד למטוסים, אלקטרודות רפואיות וחומרים בולמי מכ ם.

צורות ייצור

קודם כל, מדובר במוצרי טקסטיל עמידים בחום, ביניהם ניתן להבחין בבדים, חוטים, סריגים, לבד וכו'. כיוון טכנולוגי יותר הוא ייצור חומרים מרוכבים. אולי זה הפלח הרחב ביותר שבו מיוצג סיבי פחמן כבסיס למוצרים לייצור סדרתי.הפקה. בפרט, מדובר במיסבים, יחידות עמידות בחום, חלקים ואלמנטים שונים הפועלים בסביבות אגרסיביות. בעיקר חומרים מרוכבים מתמקדים בשוק הרכב, אולם גם תעשיית הבנייה מוכנה לשקול הצעות חדשות מיצרנים של סיב כימי זה.

נכסי חומרים

הפרטים של הטכנולוגיה להשגת החומר הותירו את חותמם על ביצועי הסיבים. כתוצאה מכך, יציבות תרמית גבוהה הפכה למאפיין המבחין העיקרי של המבנה של מוצרים כאלה. בנוסף להשפעות תרמיות, החומר עמיד גם בפני סביבות אגרסיביות כימיות. נכון, אם קיים חמצן בתהליך החמצון בחימום, יש לכך השפעה מזיקה על הסיבים. אבל החוזק המכני של סיבי פחמן יכול להתחרות בחומרים מסורתיים רבים הנחשבים קשים ועמידים בפני נזקים. איכות זו בולטת במיוחד במוצרי פחמן. תכונה נוספת המבוקשת בקרב אנשי טכנולוגיה של מוצרים שונים היא יכולת הקליטה. בשל המשטח הפעיל, סיב זה יכול להיחשב כמערכת קטליטית יעילה.

מפיקים

המובילות בסגמנט הן חברות אמריקאיות, יפניות וגרמניות. הטכנולוגיות הרוסיות בתחום זה כמעט ולא התפתחו בשנים האחרונות והן עדיין מבוססות על ההתפתחויות של העידן הסובייטי. עד היום, חציאת הסיבים המיוצרים בעולם אחראיות החברות היפניות מיצובישי, קורהה, טייג'ין ואחרות, החלק השני מתחלק בין הגרמנים והאמריקאים. לדוגמה, הצד האמריקאי הוא Cytec, ובגרמניה סיבי פחמן מיוצרים על ידי SGL. לפני זמן לא רב נכנסה לרשימת המובילות בתחום זה חברת Formosa Plastics הטייוואנית. באשר לייצור המקומי, רק שתי חברות עוסקות בפיתוח חומרים מרוכבים - ארגון ו-Khimvolokno. במקביל, יזמים בלארוסים ואוקראינים הגיעו להישגים משמעותיים בשנים האחרונות, תוך שליטה בנישות חדשות לשימוש מסחרי בסיבי פחמן.

העתיד של סיבי פחמן

מאחר וסוגים מסוימים של CFRP יאפשרו בקרוב ייצור של מוצרים שיכולים לשמור על המבנה המקורי שלהם במשך מיליוני שנים, מומחים רבים צופים ייצור יתר של מוצרים כאלה. למרות זאת, חברות המעוניינות ממשיכות להתחרות בשדרוגים טכנולוגיים. וזה מוצדק במידה רבה, שכן התכונות של סיבי פחמן הן בסדר גודל עדיפות על אלה של חומרים מסורתיים. זה מספיק כדי לזכור את הכוח ואת עמידות החום. בהתבסס על יתרונות אלה, מפתחים בוחנים תחומי פיתוח חדשים. הכנסת החומר, ככל הנראה, תכסה לא רק אזורים מיוחדים, אלא גם אזורים קרובים לצרכן ההמוני. לדוגמה, ניתן להחליף אלמנטים רגילים מפלסטיק, אלומיניום ועץ בסיבי פחמן, שיעלו על החומרים הרגילים במספר איכויות ביצועים.

מסקנה

גורמים רבים מונעים אימוץ נרחב של סיבים חדשניים מעשה ידי אדם. אחד המשמעותיים ביותר הוא העלות הגבוהה. מכיוון שסיבי פחמן דורשים שימוש בציוד היי-טק לייצור, לא כל חברה יכולה להרשות לעצמה להשיג אותו. אבל זה לא הדבר הכי חשוב. העובדה היא שלא כל היצרנים מעוניינים בשינויים קיצוניים כאלה באיכות המוצר. לכן, תוך הגדלת העמידות של אלמנט אחד של התשתית, היצרן לא תמיד יכול לבצע שדרוג דומה ברכיבים סמוכים. התוצאה היא חוסר איזון שמבטל את כל ההישגים של טכנולוגיות חדשות.