
本文最初發表在對話。該出版物將文章貢獻給了現場科學的專家聲音:專家和見解。
獨特的尖端碳纖維研究設施碳聯繫上週在吉朗的迪金大學正式開業。它設有實驗室,試驗量表碳纖維線和較小的單腳架研究線。
但是,讓研究人員和投資者如此興奮的碳纖維是什麼?
碳纖維可以由多種起始材料製成,包括煤焦油“俯仰”(石油蒸餾的側面產品)和人造絲,但大多數商用碳纖維都是由稱為聚丙烯硝基烯或的聚合物製成的平底鍋。
潘(Pan丙烯腈),然後將其與溶液中的催化劑混合。在短時間內,構建塊開始加入,形成長鏈白色聚合物。然後,這些系統由滾筒系統收集,該系統將纖維帶到生產線上。
纖維通過一系列的洗滌,拉伸,放鬆和乾燥的步驟,同時進行了一個長而連續的束。結果是一條令人難以置信的白色鍋纖維長1,500m至3,000m的線軸。
然後,通過將線軸通過三個不同的烤箱餵食,將此鍋纖維轉換為碳纖維。高溫處理在纖維的化學中起著非常特殊的作用。
PAN具有碳,氮,氧和氫原子的混合物,這會產生柔性且彈性的纖維,但是為了達到最終碳纖維的高強度性能,所有非碳原子都必須去除。
由於線軸是解開的,並且鍋纖維在嚴格控制的壓力和溫度下穿過烤箱,熱能會導致纖維中的碳原子連接在一起,所有其他原子隨著氣體而蒸發。正是這些連接的碳原子的長鏈,使碳纖維具有令人難以置信的強度。
該過程中的最後一步(涉及在薄薄的樹脂上繪畫的氧化和“尺寸”)具有雙重目的是改善纖維在復合材料中的性能,並幫助它們粘在一起,以便可以輕鬆地編織到碳纖維墊中。
纖維中的力量
碳纖維複合材料是覆蓋在硬聚合物樹脂中的編織碳纖維,越來越多地在各種行業中使用。
在航空航天,汽車,油氣和天然氣中,它們正在取代傳統材料,例如鋼和鋁。
碳纖維複合材料成為新材料技術的最前沿的原因是它們的重量比,使其與鋼一樣強,而重量只有一小部分。通過更改聚合物基質和碳層的類型,它們可以在耐用性方面勝過鋼或鋁。
這種耐用,堅固和輕巧的材料已經為自行車和高爾夫球俱樂部等體育設備做出了重大貢獻。
與Waurn Ponds校園的碳Nexus一起碳革命它為由一塊模製碳纖維製成的高性能汽車生產了世界上第一個高性能汽車的高性能車輪。
(新的生產設施已導致投資與本地和國際業務合作,創造了2380萬美元,創造了150個工作崗位。
由於碳纖維在用硬樹脂層覆蓋之前將其編織成柔性墊子,因此很容易將其塑造成複雜的形狀。 Carbon Revolution使用特殊的技術將碳纖維塑造成堅固的輪子,然後用樹脂覆蓋並固化以提供最終產品。
在燃油效率方面也有很大的影響。碳纖維複合材料佔50%波音的787 Dreamliner,有助於提高燃油經濟性和減少溫室氣體排放的20%。
預計全球碳纖維需求將以每年13-17%的速度增加,碳纖維增強複合材料的市場為預測從2012年的140億美元增加到2020年的360億美元。
碳纖維具有許多其他應用可能不太明顯的應用。甚至已經使用了碳纖維條來增加負載能力西門大橋在墨爾本。
碳纖維複合材料在未來技術中的價值和潛力引起了全世界對碳纖維研究的興趣。進行的新研究重點是低成本纖維,高性能纖維,表面處理和高級複合製造,以製造下一代材料。
澳大利亞有很大的機會參加這個快速發展的行業,許多澳大利亞公司成功地這樣做的許多公司已經包括QuickStep Technologies,Morand,CST Composites和Carbon Revolution。
Linden Servinis獲得了澳大利亞未來纖維研究與創新中心的資金。
本文最初發表在對話。閱讀原始文章。遵循所有專家聲音問題,並成為討論的一部分 - 並成為討論的一部分Facebook,,,,嘰嘰喳喳和Google +。表達的觀點是作者的觀點,不一定反映出版商的觀點。該文章的此版本最初發表在現場科學。