Dettagli del Prodotto
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Le fibre di carbonio tagliate vengono prodotte tagliando filamenti continui di fibra di carbonio in brevi lunghezze utilizzando una macchina taglia-fibre. Le loro proprietà di base dipendono principalmente dalle proprietà della loro materia prima, ovvero i filamenti continui di fibra di carbonio. Le fibre corte presentano vantaggi quali dispersione uniforme, diversi metodi di alimentazione e processi semplici e possono essere applicate in campi speciali in cui i filamenti continui di fibra di carbonio non sono adatti.
Origine
Nel 1880, l'inventore americano Thomas Edison carbonizzò per la prima volta fibre di bambù in filamenti per servire da filamenti luminosi nelle lampadine elettriche, aprendo l'era della fibra di carbonio (abbreviata come CF). Il pioniere nell'utilizzo della fibra di carbonio come materiale strutturale fu rappresentato da un'azienda americana. Nel 1959, utilizzando fibre di pece come materia prima, dopo la carbonizzazione ad alta temperatura di diverse migliaia di gradi, ottennero fibra di carbonio con un modulo elastico di circa 40 GPa e una resistenza di circa 0,7 GPa. Nel 1965, l'azienda estese la stessa materia prima ad una temperatura elevata di 3000°C per sviluppare fibra grafizzata ad alta elasticità filamentosa, con un modulo elastico di circa 500 GPa e una resistenza di circa 2,8 GPa.
Nel 1961, il Dr. Shonan Shindo di un istituto di ricerca giapponese, utilizzando il poliacrilonitrile (abbreviato come PAN) come materia prima, ottenne fibra di carbonio con un modulo elastico di 160 GPa e una resistenza di 0,7 GPa dopo processi di ossidazione e carbonizzazione a diverse migliaia di gradi.
Nel 1962, l'azienda giapponese Nippon Carbon Co. produsse fibra di carbonio a basso modulo (L.M.) utilizzando PAN come materia prima. Hanno anche sviluppato CF ad alta resistenza utilizzando fibra PAN come materia prima, con un modulo elastico di circa 230 GPa e una resistenza di circa 2,8 GPa. La produzione di massa di 1 tonnellata al mese è stata raggiunta a partire dal 1966. Allo stesso tempo, hanno sviluppato CF ad alto modulo elastico con una temperatura di carbonizzazione superiore a 2000°C, con un modulo elastico di circa 400 GPa e una resistenza di circa 2,0 GPa. La produzione di fibra di carbonio a base di PAN ha raggiunto le 6.500 tonnellate all'anno nel 1992 e ha superato le 10.000 tonnellate all'anno entro il 2000.
Sebbene la domanda di fibra di carbonio si sia gradualmente espansa, dopo la fine della Guerra Fredda nel 1991, l'utilizzo nelle applicazioni militari si è ridotto. Insieme alla depressione economica, l'equilibrio tra domanda e offerta è andato perso e l'industria è stata colpita. Tuttavia, la produzione del nuovo modello B777 della Boeing negli Stati Uniti, insieme all'espansione delle applicazioni nell'ingegneria civile, nell'edilizia, nell'automobilismo e nei materiali compositi, ha portato a una crescita graduale e costante dell'industria della fibra di carbonio.
Caratteristiche
La fibra di carbonio è un materiale fibroso a base di carbonio. È un nuovo tipo di materiale con molte preziose proprietà elettriche, termiche e meccaniche: ha una resistenza maggiore dell'acciaio, una densità inferiore all'alluminio, una migliore resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile, una maggiore resistenza alla temperatura dell'acciaio resistente al calore e può condurre elettricità come il rame. La fibra di carbonio viene utilizzata principalmente sotto forma di plastica rinforzata con fibra di carbonio, un tipo di materiale composito.
Fibra di carbonio tagliata
Ogni fibra di carbonio è composta da migliaia di fibre di carbonio più piccole, con un diametro di circa 5μm a 8μm. A livello atomico, la fibra di carbonio è molto simile alla grafite, composta da strati di atomi di carbonio disposti in un motivo esagonale. La differenza tra fibra di carbonio e grafite risiede nel legame tra gli strati. La grafite ha una struttura cristallina con connessioni interstrato allentate, mentre la fibra di carbonio non ha una struttura cristallina e le sue connessioni interstrato sono irregolari, il che impedisce lo scivolamento e aumenta la resistenza del materiale.
Generalmente, la densità della fibra di carbonio è di 1750 kg/m³. Ha un'elevata conducibilità termica ma una bassa conducibilità elettrica e la sua capacità termica specifica è anche inferiore a quella del rame. Quando riscaldata, la fibra di carbonio diventa più spessa e più corta. Sebbene il colore naturale della fibra di carbonio sia nero, gli scienziati possono tingerla in diversi colori.
Applicazioni
I principali campi di applicazione delle fibre di carbonio tagliate includono:
Industria militare: Utilizzato nella produzione di razzi, missili, radar, gusci di veicoli spaziali, motoscafi, robot industriali, balestre per automobili, alberi di trasmissione, ecc.
Edilizia: Cemento armato con fibra di carbonio, rivestimenti conduttivi, pavimenti antistatici, ecc.;
Campo elettrotermico: Carta conduttiva, piastre riscaldanti elettriche, feltri superficiali conduttivi, feltri agugliati, tappetini conduttivi, ecc.;
Materiali di schermatura: produzione di fumo schermante, pareti divisorie schermanti, ecc.;
Materiali isolanti termici: grezzi e mattoni refrattari rinforzati con fibra di carbonio, ceramiche rinforzate con fibra di carbonio, ecc.;
Campo delle nuove energie: produzione di energia eolica, materiali di attrito, elettrodi per celle a combustibile, ecc.
Prodotti sportivi e per il tempo libero: mazze da golf, attrezzatura da pesca, racchette da tennis, racchette da badminton, aste per frecce, biciclette, barche a remi, ecc.
Plastiche modificate rinforzate: nylon (PA), polipropilene (PP), policarbonato (PC), fenolico (PF), politetrafluoroetilene (PTFE), poliimmide (PI), ecc.;
Materiali sostitutivi del corpo: legamenti artificiali, ecc.
La fibra di carbonio ha la morbidezza dei tessuti ordinari e può essere trasformata in tessuti, feltri, tappetini, nastri, carte e altri materiali. Nelle applicazioni tradizionali, tranne per essere utilizzata come materiale isolante termico, la fibra di carbonio generalmente non viene utilizzata da sola. Viene per lo più aggiunta come materiale di rinforzo a resine, metalli, ceramiche, calcestruzzo e altri materiali per formare materiali compositi. I materiali compositi rinforzati con fibra di carbonio possono essere utilizzati come materiali strutturali per aeromobili, materiali di schermatura elettromagnetica e antistatici, legamenti artificiali e altri materiali sostitutivi del corpo, nonché nella produzione di involucri per razzi, motoscafi, robot industriali, balestre per automobili e alberi di trasmissione, ecc.
Da circa il 1994 al 2002, con la ricerca accademica che progrediva dalla fibra di carbonio a fibra corta alla fibra di carbonio a fibra lunga, la tecnologia e i prodotti che utilizzano la fibra di carbonio per realizzare materiali riscaldanti sono gradualmente entrati nei campi militari e civili. Al momento, ci sono molti casi nazionali di utilizzo di fibra di carbonio a fibra lunga per realizzare cavi per la rete elettrica nazionale. Allo stesso tempo, anche i prodotti per il riscaldamento a fibra di carbonio, i prodotti per il riscaldamento a fibra di carbonio e i prodotti per fisioterapia a infrarossi lontani a fibra di carbonio stanno entrando sempre più nelle case della gente comune.
Fibre di carbonio tagliate
Principali indicatori tecnici:
Contenuto di carbonio: superiore al 95%
Resistenza alla trazione: 3500MPa
Modulo di trazione: 228GPa
Densità: 1,75 g/cm³
Resistività: 1,0-1,6Ωcm
Diametro della fibra: 7μm
Forma della sezione trasversale: circolare
Densità apparente: 0,4 g/cm³
Lunghezza standard: 1 mm-100 mm
Tipo contenente resina / Tipo senza resina
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