Description du produit
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. est affiliée à l'une des 100 plus grandes entreprises de la province du Guangdong. Elle a été créée en septembre 2006 avec un actif total de près de 100 millions de yuans. La société maîtrise la technologie au niveau des kilotonnes pour les qualités T300 et T700, ainsi que la technologie au niveau des centaines de tonnes pour les qualités T800 et M30, et possède des droits de propriété intellectuelle indépendants sur les technologies clés et les équipements de base.
Depuis sa création, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. a vendu au total près de 10 000 tonnes de fibre de carbone, représentant la majeure partie du volume des ventes sur le marché national de la fibre de carbone.
Ses produits sont largement utilisés dans les domaines industriels tels que les matériaux composites carbone-carbone, les âmes de câbles composites, les appareils sous pression, les dispositifs médicaux, le génie civil et la construction, ainsi que dans le domaine des sports et des loisirs. Ils ont reçu de bonnes évaluations lors d'essais dans des domaines militaires et de la défense nationale tels que l'aérospatiale, l'industrie de l'armement et l'industrie nucléaire, et ont de nombreuses applications dans des domaines émergents tels que les véhicules à énergie nouvelle, le transport ferroviaire, la production d'énergie éolienne et l'ingénierie maritime.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. est située dans la zone économique spéciale de Shenzhen, Guangdong, Chine. Elle s'engage à fournir au monde des solutions intégrées, notamment la recherche et le développement de précurseurs de fibre de carbone, la production de fibre de carbone et la recherche et développement de produits composites en fibre de carbone. Actuellement, elle dispose d'une capacité de production de précurseurs de fibre de carbone de 13 000 tonnes et d'une capacité de production de fibre de carbone de 5 000 tonnes. Il s'agit d'une entreprise qui a réalisé une production industrialisée de fibres à l'échelle d'une kilotonne et une entreprise qui a développé une technologie de filage humide à jet sec pour préparer des fibres de carbone à haute performance. La société a développé et construit de manière indépendante un ensemble complet de lignes de production de précurseurs et de carbonisation de fibres de carbone hautes performances, maîtrisé des processus technologiques de base tels que la polymérisation à très grande capacité, la filature humide à jet sec et la carbonisation par pré-oxydation homogène, ainsi que la fabrication d'équipements clés, et peut produire de manière stable des fibres de carbone hautes performances de qualité SYT45, SYT49 et SYT55 en lots et à grande échelle.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. a pris la tête du secteur en obtenant la certification du système de gestion de la qualité ISO9001, la certification du système de gestion environnementale ISO14001, la certification du système de gestion de la santé et de la sécurité au travail OHSAS18001 et la certification du système d'inspection des mesures ISO10012. Elle a créé un centre d'essais de fibres de haute performance et un centre de recherche et développement de nouveaux produits, et a participé à la formulation de normes nationales pour les fibres de carbone et les produits précurseurs.
La fibre de carbone (CF en abrégé) est un nouveau type de matériau fibreux à haute résistance et à haut module avec une teneur en carbone supérieure à 95 %. Il s'agit d'un matériau de graphite microcristallin obtenu en empilant des microcristaux de graphite en flocons et d'autres fibres organiques le long de la direction axiale de la fibre, suivi d'un traitement de carbonisation et de graphitisation. La fibre de carbone est « douce à l’extérieur mais dure à l’intérieur ». Il est plus léger que l’aluminium métallique, mais sa résistance est supérieure à celle de l’acier. Il présente également des caractéristiques de résistance à la corrosion et de module élevé, ce qui en fait un matériau important à la fois dans les industries de défense nationale et militaires ainsi que dans les applications civiles. Il possède non seulement les propriétés inhérentes aux matériaux carbonés, mais possède également la douceur de la transformation des fibres textiles, ce qui en fait une nouvelle génération de fibres de renforcement.
La fibre de carbone possède de nombreuses excellentes propriétés. Il présente une résistance axiale et un module élevés, une faible densité, des performances spécifiques élevées, aucun fluage, une résistance aux températures ultra-élevées dans des environnements non oxydants, une bonne résistance à la fatigue, une chaleur spécifique et une conductivité électrique entre les non-métaux et les métaux, un faible coefficient de dilatation thermique avec anisotropie, une bonne résistance à la corrosion et une bonne perméabilité aux rayons X. Il possède également une bonne conductivité thermique et électrique et d'excellentes propriétés de blindage électromagnétique, etc.
Comparé à la fibre de verre traditionnelle, le module de Young de la fibre de carbone est plus de trois fois supérieur à celui de la fibre de verre ; par rapport à la fibre Kevlar, son module d'Young est environ le double de celui de la fibre Kevlar. Il est insoluble et non gonflant dans les solvants organiques, les acides et les alcalis, avec une résistance exceptionnelle à la corrosion.
Le 15 février 2016, la Chine a brisé le contrôle et le blocus du Japon pour développer des fibres de carbone de haute performance.
Composition et structure
La fibre de carbone est une fibre polymère inorganique avec une teneur en carbone supérieure à 90 %. Parmi elles, celles ayant une teneur en carbone supérieure à 99 % sont appelées fibres de graphite. La microstructure de la fibre de carbone est similaire à celle du graphite artificiel, qui est une structure de graphite turbostratique. La distance entre les couches de fibre de carbone est d'environ 3,39 à 3,42 angströms. Les atomes de carbone dans chaque couche parallèle ne sont pas disposés aussi régulièrement que dans le graphite et les couches sont reliées par des forces de Van der Waals.
La structure de la fibre de carbone est généralement considérée comme constituée de cristaux et de pores ordonnés en deux dimensions. Le contenu, la taille et la répartition des pores ont une grande influence sur les propriétés de la fibre de carbone.
Lorsque la porosité est inférieure à une certaine valeur critique, la porosité n'a aucun effet évident sur la résistance au cisaillement interlaminaire, la résistance à la flexion et la résistance à la traction des composites en fibre de carbone. Certaines études ont souligné que la porosité critique provoquant une diminution des propriétés mécaniques du matériau est de 1 à 4 %. Lorsque le contenu en volume des pores est compris entre 0 et 4 %, pour chaque augmentation de 1 % du contenu en volume des pores, la résistance au cisaillement interlaminaire diminue d'environ 7 %. Des études sur les stratifiés de résine époxy en fibre de carbone et de résine bismaléimide en fibre de carbone ont montré que lorsque la porosité dépasse 0,9 %, la résistance au cisaillement interlaminaire commence à diminuer. Il ressort des expériences que les pores sont principalement répartis entre les faisceaux de fibres et au niveau des interfaces interlaminaires. De plus, plus la teneur en pores est élevée, plus la taille des pores est grande, ce qui réduit considérablement la surface de l'interface interlaminaire dans le stratifié. Lorsque le matériau est soumis à des contraintes, il est sujet à une rupture interlaminaire, ce qui explique également pourquoi la résistance au cisaillement interlaminaire est relativement sensible aux pores. De plus, les pores sont des zones de concentration de contraintes avec une faible capacité portante. Lorsqu'ils sont stressés, les pores se dilatent pour former de longues fissures, entraînant des dommages.
Même deux stratifiés ayant la même porosité (utilisant des méthodes de préimprégnation et des méthodes de fabrication différentes dans le même cycle de durcissement) présentent des comportements mécaniques complètement différents. Les valeurs spécifiques de la diminution des propriétés mécaniques avec l'augmentation de la porosité sont différentes, ce qui montre que l'influence de la porosité sur les propriétés mécaniques présente une grande dispersion et une mauvaise répétabilité. En raison de l’inclusion de nombreux facteurs variables, l’influence des pores sur les propriétés mécaniques des stratifiés composites est une question très complexe. Ces facteurs comprennent : la forme, la taille et la position des pores ; les propriétés mécaniques de la fibre, de la matrice et de l'interface ; charges statiques ou dynamiques.
Par rapport à la porosité et au rapport d’aspect des pores, la taille et la distribution des pores ont un impact plus important sur les propriétés mécaniques. Il a été constaté que les pores de grande taille (surface > 0,03 mm²) ont un effet néfaste sur les propriétés mécaniques, ce qui est attribué à l'effet des pores sur la propagation des fissures dans la zone interlaminaire riche en résine.
Propriétés physiques
La fibre de carbone combine la forte résistance à la traction des matériaux carbonés et la douceur de la transformation des fibres, et constitue un nouveau matériau doté d'excellentes propriétés mécaniques. La résistance à la traction de la fibre de carbone est d'environ 2 à 7 GPa et le module de traction est d'environ 200 à 700 GPa. La densité est d'environ 1,5 à 2,0 grammes par centimètre cube, ce qui est lié à la structure de la fibre précurseur et principalement déterminé par la température du traitement de carbonisation. Généralement, après un traitement de graphitisation à haute température à 3 000°C, la densité peut atteindre 2,0 grammes par centimètre cube. De plus, il est très léger, avec une densité spécifique plus légère que l'aluminium, inférieure à 1/4 de celle de l'acier et une résistance spécifique 20 fois supérieure à celle du fer. Le coefficient de dilatation thermique de la fibre de carbone est différent de celui des autres fibres et présente la caractéristique d'anisotropie. La capacité thermique spécifique de la fibre de carbone est généralement de 7,12. La conductivité thermique diminue avec l'augmentation de la température ; il est négatif (0,72 à 0,90) parallèlement au sens de la fibre, et positif (32 à 22) perpendiculairement au sens de la fibre. La résistance spécifique de la fibre de carbone est liée au type de fibre. À 25°C, la fibre de carbone à haut module est de 775 et la fibre de carbone à haute résistance est de 1 500 par centimètre. Cela confère à la fibre de carbone la résistance spécifique et le module spécifique les plus élevés parmi toutes les fibres hautes performances. Comparée aux matériaux métalliques tels que le titane, l'acier et l'aluminium, la fibre de carbone présente les caractéristiques d'une résistance élevée, d'un module élevé, d'une faible densité et d'un faible coefficient de dilatation linéaire en termes de propriétés physiques, et peut être qualifiée de roi des nouveaux matériaux.
En plus d'avoir les caractéristiques des matériaux carbonés généraux, la fibre de carbone a une forme considérablement anisotrope et douce, peut être transformée en divers tissus et, en raison de sa faible densité, elle présente une résistance élevée dans la direction de l'axe de la fibre. Les composites de résine époxy renforcée de fibres de carbone ont l'indice global de résistance spécifique et de module spécifique le plus élevé parmi les matériaux structurels existants. La résistance à la traction des composites de résine de fibre de carbone est généralement supérieure à 3 500 MPa, soit 7 à 9 fois celle de l'acier, et le module d'élasticité en traction est de 230 à 430 GPa, ce qui est également supérieur à celui de l'acier ; par conséquent, la résistance spécifique du CFRP, c'est-à-dire le rapport entre la résistance du matériau et sa densité, peut atteindre plus de 2 000 MPa, tandis que la résistance spécifique de l'acier A3 n'est que d'environ 59 MPa et son module spécifique est également supérieur à celui de l'acier. Comparé à la fibre de verre traditionnelle, son module d'Young (une grandeur physique représentant les propriétés de traction ou de compression d'un matériau dans la limite élastique) est plus de trois fois supérieur à celui de la fibre de verre ; par rapport à la fibre Kevlar, son module d'Young est environ le double de celui de la fibre Kevlar. Des tests sur des stratifiés de résine époxy en fibre de carbone montrent qu'à mesure que la porosité augmente, la résistance et le module diminuent. La porosité a une grande influence sur la résistance au cisaillement interlaminaire, la résistance à la flexion et le module de flexion ; la résistance à la traction diminue relativement lentement avec l'augmentation de la porosité ; le module de traction est moins affecté par la porosité.
La fibre de carbone a également une excellente finesse (l'une des expressions de la finesse est les grammes de fibre de 9 000 mètres de long), généralement seulement environ 19 grammes, et la force de traction atteint 300 kg par micron. Peu d’autres matériaux possèdent une telle série d’excellentes propriétés que la fibre de carbone, c’est pourquoi elle est utilisée dans des domaines où les exigences sont strictes en matière de finesse, de rigidité, de poids et de caractéristiques de fatigue. Lorsqu’elle n’est pas en contact avec l’air et les oxydants, la fibre de carbone peut résister à des températures élevées supérieures à 3 000°C, avec une résistance thermique exceptionnelle. Par rapport à d'autres matériaux, la résistance de la fibre de carbone ne commence à diminuer que lorsque la température est supérieure à 1 500 °C, et plus la température est élevée, plus la résistance de la fibre est grande. La résistance radiale de la fibre de carbone n'est pas aussi bonne que la résistance axiale, de sorte que la fibre de carbone est sensible à la force radiale (c'est-à-dire qu'elle ne peut pas être nouée), alors que les propriétés des moustaches d'autres matériaux ont déjà diminué de manière significative. De plus, la fibre de carbone présente également une bonne résistance aux basses températures, par exemple en n'étant pas cassante à la température de l'azote liquide.
Les propriétés chimiques de la fibre de carbone sont similaires à celles du carbone. Sauf qu'il peut être oxydé par des oxydants puissants, il est inerte vis-à-vis des alcalis généraux. Lorsque la température de l’air est supérieure à 400°C, une oxydation évidente se produit, générant du CO et du CO₂. La fibre de carbone a une bonne résistance à la corrosion aux solvants organiques généraux, aux acides et aux alcalis, est insoluble et non gonflante, et présente une excellente résistance à la corrosion, sans aucun problème de rouille. Certains chercheurs ont trempé la fibre de carbone à base de PAN dans une solution fortement alcaline d'hydroxyde de sodium en 1981, et après plus de 30 ans, elle conserve toujours sa forme fibreuse. Cependant, sa résistance aux chocs est médiocre et il est facile de l’endommager. Il s'oxyde sous l'action d'acides forts. La force électromotrice de la fibre de carbone est positive, tandis que celle de l’alliage d’aluminium est négative. Lorsque des composites de fibres de carbone sont utilisés en combinaison avec des alliages d’aluminium, une carbonisation, une carburation et une corrosion électrochimique des métaux se produisent. Par conséquent, la fibre de carbone doit subir un traitement de surface avant utilisation. La fibre de carbone possède également des propriétés telles que la résistance à l'huile, la résistance aux radiations, la radiorésistance, l'absorption des gaz toxiques et la modération des neutrons.
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