Description du produit
Paramètres techniques
Filament de fibre de carbone Taili TC42S-12K
Résistance à la traction : 5690 MPa
Module d'élasticité : 290 GPa
Densité linéaire : 430 g/km
Diamètre du filament : 5 microns
Poids net : 2,2 kg/rouleau
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. est affiliée à une entreprise du top 100 de la province du Guangdong. Elle a été créée en septembre 2006 avec des actifs totaux de près de 100 millions de yuans. L'entreprise maîtrise la technologie de niveau kilotonne pour les grades T300 et T700, ainsi que la technologie de niveau cent tonnes pour les grades T800 et M30, et possède des droits de propriété intellectuelle indépendants sur les technologies clés et les équipements essentiels.
Depuis sa création, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. a accumulé près de 10 000 tonnes de ventes de fibres de carbone, représentant la majeure partie des ventes du marché intérieur de fibres de carbone.
Les produits sont largement utilisés dans des domaines industriels tels que les matériaux composites carbone-carbone, les âmes de câbles composites, les réservoirs sous pression, les dispositifs médicaux et le génie civil, ainsi que dans les domaines du sport et des loisirs. Ils ont reçu une bonne évaluation lors d'essais dans des domaines de défense nationale et militaires tels que l'aérospatiale, l'industrie de l'armement et l'industrie nucléaire, et ont des applications étendues dans des domaines émergents tels que les véhicules à énergie nouvelle, le transport ferroviaire, la production d'énergie éolienne et le génie 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 comprenant la recherche et le développement de précurseurs de fibres de carbone, la production de fibres de carbone et la recherche et le développement de produits de matériaux composites à base de fibres de carbone. Actuellement, elle dispose d'une capacité de production de précurseurs de fibres de carbone de 13 000 tonnes et d'une capacité de production de fibres de carbone de 5 000 tonnes. C'est une entreprise qui a réalisé une production industrialisée de fibres de niveau kilotonne et une entreprise qui a développé la technologie de filage humide par jet sec pour préparer des fibres de carbone haute performance. L'entreprise a recherché et développé indépendamment et construit un ensemble complet de lignes de production de précurseurs de fibres de carbone haute performance et de carbonisation, maîtrisé des processus techniques clés tels que la polymérisation à très grande capacité, le filage humide par 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 haute performance de grades SYT45, SYT49 et SYT55 en lots et à grande échelle.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. a été le pionnier de l'industrie en matière de certification du système de management de la qualité ISO9001, de certification du système de management environnemental ISO14001, de certification du système de management de la santé et de la sécurité au travail OHSAS18001 et de certification du système de détection de mesure ISO10012. Elle a construit un centre d'essais de fibres haute performance et un centre de recherche et développement de nouveaux produits, et a participé à la formulation des normes nationales pour les produits de fibres de carbone et de précurseurs.
La fibre de carbone (CF en abrégé) est un nouveau type de matériau fibreux à haute résistance et haut module contenant plus de 95 % de carbone. C'est un matériau de graphite microcristallin fabriqué en empilant des microcristaux de graphite en flocons et d'autres fibres organiques dans la direction axiale des fibres, suivi d'un traitement de carbonisation et de graphitisation. La fibre de carbone est "souple à l'extérieur et rigide à l'intérieur". Elle est plus légère que l'aluminium métallique mais plus résistante que l'acier. Elle possède également les caractéristiques de résistance à la corrosion et de haut module, ce qui en fait un matériau important dans les industries de défense nationale et militaires ainsi que dans les applications civiles. Elle possède non seulement les propriétés intrinsèques des matériaux carbonés, mais aussi la souplesse de traitement des fibres textiles, ce qui en fait une nouvelle génération de fibres de renforcement.
La fibre de carbone possède de nombreuses propriétés excellentes. Elle a une haute résistance et un haut module axiaux, une faible densité, une haute performance spécifique, pas de fluage, une résistance aux températures ultra-élevées dans les environnements non oxydants, une bonne résistance à la fatigue, une capacité thermique 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. Elle possède également une bonne conductivité électrique et thermique, et d'excellentes propriétés de blindage électromagnétique, entre autres.
Comparée 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 ; comparé à la fibre de Kevlar, son module de Young est environ deux fois supérieur. Elle est insoluble et ne gonfle pas dans les solvants organiques, les acides et les bases, avec une résistance à la corrosion exceptionnelle.
Le 15 février 2016, la Chine a développé avec succès des fibres de carbone haute performance, brisant le contrôle et le blocus du Japon.
Composition et Structure
La fibre de carbone est une fibre polymère inorganique avec une teneur en carbone supérieure à 90 %. Parmi elles, celles dont la teneur en carbone est supérieure à 99 % sont appelées fibres de graphite. La microstructure de la fibre de carbone est similaire au graphite artificiel, avec 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 connectées par des forces de van der Waals.
La structure de la fibre de carbone est généralement considérée comme composée de cristaux ordonnés bidimensionnels et de pores. La teneur, la taille et la distribution des pores ont un impact significatif sur les performances de la fibre de carbone.
Lorsque la porosité est inférieure à une certaine valeur critique, elle n'a pas d'effet évident sur la résistance au cisaillement interlaminaire, la résistance à la flexion et la résistance à la traction des composites de fibres de carbone. Certaines études indiquent que la porosité critique entraînant une diminution des propriétés mécaniques du matériau est de 1 % à 4 %. Lorsque la teneur volumique en pores est comprise entre 0 % et 4 %, pour chaque augmentation de 1 % de la teneur volumique en pores, la résistance au cisaillement interlaminaire diminue d'environ 7 %. Des études sur des stratifiés de résine époxy renforcés de fibres de carbone et de résine maléimide renforcés de fibres de carbone montrent que lorsque la porosité dépasse 0,9 %, la résistance au cisaillement interlaminaire commence à diminuer. Des tests ont montré que les pores sont principalement distribués entre les faisceaux de fibres et aux interfaces interlaminaire. 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 une contrainte, il est sujet à la rupture le long des interfaces interlaminaire, c'est 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 de charge. Lorsqu'ils sont soumis à une contrainte, les pores se dilatent pour former de longues fissures, entraînant la rupture du matériau.
Même deux stratifiés ayant la même porosité (utilisant différentes méthodes de préimprégnation et processus de fabrication 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 varient, montrant que l'influence de la porosité sur les propriétés mécaniques a une grande dispersion et une faible répétabilité. En raison de l'inclusion de nombreux facteurs variables, l'influence des pores sur les propriétés mécaniques des stratifiés composites est une question complexe. Ces facteurs comprennent : la forme, la taille et l'emplacement des pores ; les propriétés mécaniques des fibres, de la matrice et des interfaces ; et les charges statiques ou dynamiques.
Comparés 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 gros pores (surface > 0,03 mm²) ont un effet néfaste sur les propriétés mécaniques, ce qui est attribué à l'influence des pores sur la propagation des fissures dans les zones interlaminaire riches en résine.
Propriétés physiques
La fibre de carbone combine la forte résistance à la traction des matériaux carbonés et la souplesse de traitement des fibres, ce qui en fait un nouveau matériau aux 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, en plus d'être lié à la structure de la fibre précurseur, est principalement déterminé par la température du traitement de carbonisation. Généralement, après un traitement de graphitisation à haute température à 3000°C, la densité peut atteindre 2,0 grammes par centimètre cube. De plus, elle est très légère, avec une densité inférieure à celle de l'aluminium, moins d'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, présentant une 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 ; elle est négative dans la direction parallèle à la fibre (0,72 à 0,90) et positive dans la direction perpendiculaire à la fibre (32 à 22). La résistance spécifique de la fibre de carbone est liée au type de fibre. À 25°C, la fibre de carbone à haut module a une résistance spécifique de 775, et la fibre de carbone à haute résistance a une résistance spécifique de 1500 par centimètre. Cela confère à la fibre de carbone la résistance spécifique et le module spécifique les plus élevés parmi toutes les fibres haute performance. Comparée aux matériaux métalliques tels que le titane, l'acier et l'aluminium, la fibre de carbone présente les caractéristiques de haute résistance, de haut module, de faible densité et de faible coefficient de dilatation linéaire en termes de propriétés physiques, et peut être qualifiée de "roi des nouveaux matériaux".
En plus de posséder les caractéristiques des matériaux carbonés généraux, la fibre de carbone présente une douceur anisotrope significative dans son apparence et peut être transformée en divers tissus. De plus, 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 renforcés de fibres de carbone ont les indicateurs complets les plus élevés de résistance spécifique et de module spécifique parmi les matériaux structuraux existants. La résistance à la traction des composites de résine de fibres de carbone est généralement supérieure à 3500 MPa, soit 7 à 9 fois celle de l'acier, et le module élastique de 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 de la résistance du matériau à sa densité, peut atteindre plus de 2000 MPa, tandis que celle 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 de Young (une quantité 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 ; comparé à la fibre de Kevlar, son module de Young est environ deux fois supérieur. Des tests sur des stratifiés de résine époxy renforcés de fibres de carbone montrent que la résistance et le module diminuent avec l'augmentation de la porosité. La porosité a un impact significatif 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 possède également une excellente finesse (une façon d'exprimer la finesse est les grammes de fibre de 9000 mètres de long), généralement seulement environ 19 grammes, et une force de traction allant jusqu'à 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 en matière de ténacité, de rigidité, de poids et de caractéristiques de fatigue sont strictes. 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 3000°C, montrant une résistance thermique exceptionnelle. Comparée à d'autres matériaux, la résistance de la fibre de carbone ne commence à diminuer qu'à des températures supérieures à 1500°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 sa résistance axiale, donc la fibre de carbone est sensible à la force radiale (c'est-à-dire qu'elle ne peut pas être nouée), tandis que les propriétés des whiskers d'autres matériaux ont déjà considérablement diminué. De plus, la fibre de carbone a une bonne résistance aux basses températures ; par exemple, elle ne devient pas cassante aux températures de l'azote liquide.
Les propriétés chimiques de la fibre de carbone sont similaires à celles du carbone. À l'exception d'être oxydable par des oxydants forts, elle est inerte aux bases générales. Lorsque la température dans 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 bases, étant insoluble et non gonflante, avec une excellente résistance à la corrosion et aucun problème de rouille. Certains chercheurs ont immergé des fibres de carbone à base de PAN dans une solution d'hydroxyde de sodium fortement alcaline en 1981, et après plus de 30 ans, elle conserve encore sa forme fibreuse. Cependant, sa résistance aux chocs est médiocre et elle est facilement endommagée. Elle subit une oxydation 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 les composites de fibres de carbone sont utilisés en combinaison avec des alliages d'aluminium, des phénomènes de carbonisation métallique, de carburation et de corrosion électrochimique peuvent se produire. 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 résistance aux rayonnements, l'absorption de gaz toxiques et la décélération des neutrons.
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