Descrizione del prodotto
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Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. è affiliata a un'impresa tra le prime 100 nella provincia del Guangdong. È stata fondata nel settembre 2006 con un patrimonio totale di quasi 100 milioni di yuan. L'azienda ha padroneggiato la tecnologia a livello di kilotonnellate per i gradi T300 e T700, nonché la tecnologia a livello di centinaia di tonnellate per i gradi T800 e M30, e possiede diritti di proprietà intellettuale indipendenti nelle tecnologie chiave e nelle attrezzature principali.
Dalla sua fondazione, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha venduto quasi 10.000 tonnellate di fibra di carbonio in totale, rappresentando la maggior parte del volume di vendite nel mercato nazionale della fibra di carbonio.
I prodotti sono ampiamente utilizzati in settori industriali come compositi carbonio-carbonio, anime di cavi compositi, recipienti a pressione, dispositivi medici e ingegneria civile, nonché nel campo dello sport e del tempo libero. Hanno ricevuto una buona valutazione durante le prove nei settori della difesa nazionale e militare come l'aerospaziale, l'industria degli armamenti e l'industria nucleare, e hanno ampie applicazioni in settori emergenti come i veicoli a nuova energia, il trasporto ferroviario, la produzione di energia eolica e l'ingegneria marittima.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. si trova nella Zona Economica Speciale di Shenzhen, Guangdong, Cina. Si impegna a fornire al mondo soluzioni integrate tra cui ricerca e sviluppo di precursori di fibra di carbonio, produzione di fibra di carbonio e ricerca e sviluppo di prodotti compositi in fibra di carbonio. Attualmente, ha una capacità di produzione di precursori di fibra di carbonio di 13.000 tonnellate e una capacità di produzione di fibra di carbonio di 5.000 tonnellate. È un'azienda che ha realizzato la produzione industriale di fibra a livello di kilotonnellate e un'azienda che ha sviluppato la tecnologia di filatura a umido a getto secco per preparare fibra di carbonio ad alte prestazioni. L'azienda ha sviluppato e costruito in modo indipendente una serie completa di linee di produzione di precursori e carbonizzazione di fibra di carbonio ad alte prestazioni, ha padroneggiato processi tecnici fondamentali come la polimerizzazione ad altissima capacità, la filatura a umido a getto secco e la carbonizzazione di pre-ossidazione omogenea, nonché la produzione di attrezzature chiave, e può produrre stabilmente fibre di carbonio ad alte prestazioni di grado SYT45, SYT49 e SYT55 in lotti e su larga scala.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha preso l'iniziativa nel settore nel superare la certificazione del sistema di gestione della qualità ISO9001, la certificazione del sistema di gestione ambientale ISO14001, la certificazione del sistema di gestione della salute e sicurezza sul lavoro OHSAS18001 e la certificazione del sistema di ispezione delle misurazioni ISO10012. Ha istituito un centro di test per fibre ad alte prestazioni e un centro di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti e ha partecipato alla formulazione degli standard nazionali per la fibra di carbonio e i prodotti precursori.
La fibra di carbonio (CF in breve) è un nuovo tipo di materiale fibroso con fibra ad alta resistenza e alto modulo con un contenuto di carbonio superiore al 95%. È un materiale microcristallino di grafite realizzato impilando microcristalli di grafite a scaglie e altre fibre organiche lungo la direzione assiale della fibra, seguito da trattamento di carbonizzazione e grafitizzazione. La fibra di carbonio è "morbida all'esterno ma dura all'interno". È più leggera dell'alluminio metallico ma più resistente dell'acciaio. Ha anche le caratteristiche di resistenza alla corrosione e alto modulo, rendendola un materiale importante sia nelle industrie della difesa nazionale e militare che nelle applicazioni civili. Non solo ha le caratteristiche intrinseche dei materiali a base di carbonio, ma possiede anche la lavorabilità morbida delle fibre tessili, rendendola una nuova generazione di fibre di rinforzo.
La fibra di carbonio ha molte proprietà eccellenti. Ha elevata resistenza e modulo assiali, bassa densità, alte prestazioni specifiche, nessun creep, resistenza alle temperature ultra-alte in ambienti non ossidanti, buona resistenza alla fatica, calore specifico e conducibilità elettrica tra non metalli e metalli, un piccolo coefficiente di espansione termica con anisotropia, buona resistenza alla corrosione e buona permeabilità ai raggi X. Ha anche una buona conducibilità termica ed elettrica e proprietà di schermatura elettromagnetica, tra le altre.
Rispetto alla tradizionale fibra di vetro, il modulo di Young della fibra di carbonio è più di tre volte quello della fibra di vetro; rispetto alla fibra di Kevlar, il suo modulo di Young è circa il doppio. È insolubile e non si gonfia in solventi organici, acidi e alcali, con un'eccezionale resistenza alla corrosione.
Il 15 febbraio 2016, la Cina ha superato il controllo e il blocco del Giappone per sviluppare fibra di carbonio ad alte prestazioni.
Composizione e Struttura
La fibra di carbonio è una fibra polimerica inorganica con un contenuto di carbonio superiore al 90%. Tra questi, quelli con un contenuto di carbonio superiore al 99% sono chiamati fibre di grafite. La microstruttura della fibra di carbonio è simile alla grafite artificiale, con una struttura di grafite turbostratica. La distanza tra gli strati della fibra di carbonio è di circa 3,39-3,42 angstrom. Gli atomi di carbonio in ogni strato parallelo non sono disposti in modo regolare come nella grafite e gli strati sono collegati da forze di van der Waals.
La struttura della fibra di carbonio è solitamente considerata composta da cristalli ordinati bidimensionalmente e pori. Il contenuto, le dimensioni e la distribuzione dei pori hanno un impatto significativo sulle prestazioni della fibra di carbonio.
Quando la porosità è inferiore a un certo valore critico, la porosità non ha un effetto evidente sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sulla resistenza alla trazione dei compositi in fibra di carbonio. Alcuni studi hanno sottolineato che la porosità critica che causa una diminuzione delle proprietà meccaniche del materiale è dell'1%-4%. Quando il contenuto di volume dei pori è nell'intervallo 0-4%, per ogni aumento dell'1% del contenuto di volume dei pori, la resistenza al taglio interlaminare diminuisce di circa il 7%. Studi su laminati in resina epossidica in fibra di carbonio e resina bismaleimide in fibra di carbonio hanno dimostrato che quando la porosità supera lo 0,9%, la resistenza al taglio interlaminare inizia a diminuire. I test hanno dimostrato che i pori sono distribuiti principalmente tra i fasci di fibre e alle interfacce interlaminari. Inoltre, maggiore è il contenuto di pori, maggiori sono le dimensioni dei pori, il che riduce significativamente l'area dell'interfaccia interlaminare nel laminato. Quando il materiale è sollecitato, è soggetto a cedimento lungo l'interfaccia interlaminare, che è anche il motivo per cui la resistenza al taglio interlaminare è relativamente sensibile ai pori. Inoltre, i pori sono aree di concentrazione delle sollecitazioni con scarsa capacità di carico. Quando sollecitati, i pori si espandono per formare lunghe crepe, portando a danni.
Anche due laminati con la stessa porosità (utilizzando diversi metodi di prepreg e metodi di fabbricazione nello stesso ciclo di polimerizzazione) mostrano comportamenti meccanici completamente diversi. I valori specifici della diminuzione delle proprietà meccaniche con l'aumento della porosità variano, dimostrando che l'impatto della porosità sulle proprietà meccaniche ha una grande dispersione e scarsa ripetibilità. A causa dell'inclusione di molti fattori variabili, l'influenza dei pori sulle proprietà meccaniche dei laminati compositi è una questione complessa. Questi fattori includono: la forma, le dimensioni e la posizione dei pori; le proprietà meccaniche delle fibre, della matrice e delle interfacce; e carichi statici o dinamici.
Rispetto alla porosità e al rapporto d'aspetto dei pori, le dimensioni e la distribuzione dei pori hanno un impatto maggiore sulle proprietà meccaniche. È stato scoperto che i pori di grandi dimensioni (area > 0,03 mm²) hanno un effetto negativo sulle proprietà meccaniche, che è attribuito all'impatto dei pori sulla propagazione delle crepe nell'area ricca di resina interlaminare.
Proprietà fisiche
La fibra di carbonio combina la forte resistenza alla trazione dei materiali a base di carbonio e la lavorabilità morbida delle fibre, rendendola un nuovo materiale con eccellenti proprietà meccaniche. La resistenza alla trazione della fibra di carbonio è di circa 2-7 GPa e il modulo di trazione è di circa 200-700 GPa. La densità è di circa 1,5-2,0 grammi per centimetro cubo, che è determinata principalmente dalla temperatura di carbonizzazione, oltre ad essere correlata alla struttura del precursore. Generalmente, dopo il trattamento di grafitizzazione ad alta temperatura a 3000°C, la densità può raggiungere 2,0 grammi per centimetro cubo. Inoltre, è molto leggera, con un peso specifico inferiore all'alluminio, meno di 1/4 dell'acciaio e una resistenza specifica 20 volte superiore a quella del ferro. Il coefficiente di espansione termica della fibra di carbonio è diverso da quello di altre fibre e ha la caratteristica dell'anisotropia. Il calore specifico della fibra di carbonio è generalmente 7,12. La conducibilità termica diminuisce con l'aumentare della temperatura; è negativa nella direzione parallela alla fibra (0,72-0,90) e positiva nella direzione perpendicolare alla fibra (32-22). La resistenza specifica della fibra di carbonio è correlata al tipo di fibra. A 25°C, la fibra di carbonio ad alto modulo ha una resistenza specifica di 775 e la fibra di carbonio ad alta resistenza ha una resistenza specifica di 1500 per centimetro. Questo rende la fibra di carbonio la più alta resistenza specifica e modulo specifico tra tutte le fibre ad alte prestazioni. Rispetto ai materiali metallici come titanio, acciaio e alluminio, la fibra di carbonio ha le caratteristiche di alta resistenza, alto modulo, bassa densità e piccolo coefficiente di espansione lineare in termini di proprietà fisiche e può essere definita il "re dei nuovi materiali".
Oltre ad avere le caratteristiche dei materiali a base di carbonio in generale, la fibra di carbonio ha una forma significativamente anisotropa e morbida, può essere trasformata in vari tessuti e, grazie al suo basso peso specifico, mostra un'elevata resistenza lungo la direzione dell'asse della fibra. I compositi in resina epossidica rinforzati con fibra di carbonio hanno l'indice completo più alto di resistenza specifica e modulo specifico tra i materiali strutturali esistenti. La resistenza alla trazione dei compositi in resina di fibra di carbonio è generalmente superiore a 3500 MPa, che è da 7 a 9 volte quella dell'acciaio, e il modulo elastico di trazione è di 230-430 GPa, che è anche superiore a quello dell'acciaio; pertanto, la resistenza specifica del CFRP, ovvero il rapporto tra la resistenza del materiale e la sua densità, può raggiungere più di 2000 MPa, mentre la resistenza specifica dell'acciaio A3 è di soli circa 59 MPa e anche il suo modulo specifico è superiore a quello dell'acciaio. Rispetto alla tradizionale fibra di vetro, il suo modulo di Young (una quantità fisica che rappresenta le proprietà di trazione o compressione di un materiale entro il limite elastico) è più di tre volte quello della fibra di vetro; rispetto alla fibra di Kevlar, il suo modulo di Young è circa il doppio. I test sui laminati in resina epossidica in fibra di carbonio hanno dimostrato che la resistenza e il modulo diminuiscono con l'aumento della porosità. La porosità ha un impatto molto significativo sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sul modulo di flessione; la resistenza alla trazione diminuisce relativamente lentamente con l'aumento della porosità; il modulo di trazione è meno influenzato dalla porosità.
La fibra di carbonio ha anche un'eccellente finezza (una delle espressioni di finezza è i grammi di fibra lunga 9000 metri), generalmente solo circa 19 grammi, e la forza di trazione è fino a 300 kg per micron. Pochi altri materiali hanno una serie di proprietà eccellenti come la fibra di carbonio, quindi viene utilizzata in campi con requisiti rigorosi su tenacità, rigidità, peso e caratteristiche di fatica. Quando non è a contatto con l'aria e gli ossidanti, la fibra di carbonio può resistere a temperature elevate superiori a 3000 gradi, con un'eccezionale resistenza al calore. Rispetto ad altri materiali, la resistenza della fibra di carbonio inizia a diminuire solo quando la temperatura è superiore a 1500°C e maggiore è la temperatura, maggiore è la resistenza della fibra. La resistenza radiale della fibra di carbonio non è buona come la sua resistenza assiale, quindi la fibra di carbonio è sensibile alla forza radiale (cioè, non può essere annodata), mentre le proprietà dei baffi di altri materiali sono già diminuite in modo significativo. Inoltre, la fibra di carbonio ha una buona resistenza alle basse temperature; ad esempio, non diventa fragile nemmeno alla temperatura dell'azoto liquido.
Le proprietà chimiche della fibra di carbonio sono simili a quelle del carbonio. Tranne che può essere ossidata da forti ossidanti, è inerte agli alcali generali. Quando la temperatura nell'aria è superiore a 400°C, si verifica un'evidente ossidazione, generando CO e CO₂. La fibra di carbonio ha una buona resistenza alla corrosione a solventi organici, acidi e alcali generali, è insolubile e non si gonfia e la sua resistenza alla corrosione è eccellente, senza alcun problema di ruggine. Alcuni studiosi hanno immerso la fibra di carbonio a base di PAN in una forte soluzione alcalina di idrossido di sodio nel 1981 e, dopo più di 30 anni, mantiene ancora la sua forma di fibra. Tuttavia, la sua resistenza agli urti è scarsa e si danneggia facilmente. Subisce l'ossidazione sotto l'azione di acidi forti. La forza elettromotrice della fibra di carbonio è positiva, mentre quella della lega di alluminio è negativa. Quando i compositi in fibra di carbonio vengono utilizzati in combinazione con leghe di alluminio, si verificheranno fenomeni di carbonizzazione, carburazione e corrosione elettrochimica del metallo. Pertanto, la fibra di carbonio deve essere sottoposta a trattamento superficiale prima dell'uso. La fibra di carbonio ha anche proprietà come resistenza all'olio, resistenza alle radiazioni, resistenza alle radiazioni, assorbimento di gas tossici e decelerazione dei neutroni.
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