Descrizione del prodotto
Parametri tecnici
Filamento in fibra di carbonio Taili TC42S-12K
Resistenza alla trazione: 5690 MPa
Modulo elastico: 290 GPa
Densità lineare: 430 g/km
Diametro del filamento: 5 micron
Peso netto: 2,2 kg/rotolo
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 kiloton 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 in tecnologie chiave e attrezzature core.
Fin dalla sua fondazione, Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. ha accumulato quasi 10.000 tonnellate di vendite di fibra di carbonio, rappresentando la maggior parte delle vendite del mercato interno di fibra di carbonio.
I prodotti sono ampiamente utilizzati in campi industriali come materiali compositi carbonio-carbonio, anime di cavi compositi, recipienti a pressione, dispositivi medici e ingegneria civile, nonché in campi sportivi e ricreativi. Hanno ricevuto buone valutazioni nell'uso di prova nei settori della difesa nazionale e militare come l'aerospaziale, l'industria degli armamenti e l'industria nucleare, e hanno ampie applicazioni in campi emergenti come i veicoli a nuova energia, il trasporto ferroviario, la generazione di energia eolica e l'ingegneria marina.
Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. si trova nella Zona Economica Speciale di Shenzhen, Guangdong, Cina. Si impegna a fornire al mondo soluzioni integrate che includono ricerca e sviluppo di precursori di fibra di carbonio, produzione di fibra di carbonio e ricerca e sviluppo di prodotti in materiali compositi di fibra di carbonio. Attualmente, ha una capacità produttiva di precursori di fibra di carbonio di 13.000 tonnellate e una capacità produttiva di fibra di carbonio di 5.000 tonnellate. È un'impresa che ha realizzato la produzione industrializzata di fibre a livello di kiloton e un'impresa che ha sviluppato la tecnologia di filatura a umido a getto secco per preparare fibre di carbonio ad alte prestazioni. L'azienda ha ricercato e sviluppato in modo indipendente e costruito un set completo di linee di produzione di precursori di fibra di carbonio ad alte prestazioni e di carbonizzazione, ha padroneggiato processi tecnici chiave come la polimerizzazione a capacità ultra-grande, la filatura a umido a getto secco e la carbonizzazione omogenea post-ossidazione, 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 guidato il settore nel superamento della certificazione del sistema di gestione della qualità ISO9001, della certificazione del sistema di gestione ambientale ISO14001, della certificazione del sistema di gestione della salute e sicurezza sul lavoro OHSAS18001 e della certificazione del sistema di rilevamento delle misurazioni ISO10012. Ha costruito un centro di prova per fibre ad alte prestazioni e un centro di ricerca e sviluppo di nuovi prodotti, e ha partecipato alla formulazione di standard nazionali per prodotti in fibra di carbonio e precursori.
La fibra di carbonio (CF in breve), è un nuovo tipo di materiale fibroso con fibre ad alta resistenza e alto modulo contenenti più del 95% di carbonio. È un materiale di grafite microcristallina ottenuto impilando microcristalli di grafite lamellare e altre fibre organiche lungo la direzione assiale delle fibre, seguito da trattamento di carbonizzazione e grafitizzazione. La fibra di carbonio è "morbida all'esterno e rigida all'interno". È più leggera del metallo alluminio ma più resistente dell'acciaio. Ha anche le caratteristiche di resistenza alla corrosione e alto modulo, rendendola un materiale importante sia nell'industria della difesa nazionale e militare che nelle applicazioni civili. Non solo possiede le proprietà intrinseche dei materiali di carbonio, ma possiede anche la morbida lavorabilità delle fibre tessili, rendendola una nuova generazione di fibre di rinforzo.
La fibra di carbonio ha molte proprietà eccellenti. Ha alta resistenza assiale e modulo, bassa densità, alte prestazioni specifiche, nessuna deformazione viscosa, resistenza a temperature ultra-elevate 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 elettrica e termica, ed eccellenti proprietà di schermatura elettromagnetica, tra le altre.
Rispetto alla fibra di vetro tradizionale, 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 rigonfia in solventi organici, acidi e alcali, con eccezionale resistenza alla corrosione.
Il 15 febbraio 2016, la Cina ha sviluppato con successo fibre di carbonio ad alte prestazioni, rompendo il controllo e il blocco da parte del Giappone.
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 così regolare come nella grafite, e gli strati sono collegati da forze di van der Waals.
La struttura della fibra di carbonio è solitamente considerata costituita 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, non ha un effetto evidente sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sulla resistenza alla trazione dei compositi di fibra di carbonio. Alcuni studi indicano che la porosità critica che causa una diminuzione delle proprietà meccaniche del materiale è dell'1% - 4%. Quando il volume di pori è compreso tra 0 e 4%, per ogni aumento dell'1% del volume di pori, la resistenza al taglio interlaminare diminuisce di circa il 7%. Studi su laminati di fibra di carbonio-resina epossidica e fibra di carbonio-resina bismaleimide mostrano che quando la porosità supera lo 0,9%, la resistenza al taglio interlaminare inizia a diminuire. Test hanno dimostrato che i pori sono distribuiti principalmente tra i fasci di fibre e alle interfacce interlamellari. Inoltre, maggiore è il contenuto di pori, maggiore è la dimensione dei pori, il che riduce significativamente l'area dell'interfaccia interlaminare nel laminato. Quando il materiale è sottoposto a sollecitazione, è incline a guasti lungo le interfacce interlamellari, motivo per cui la resistenza al taglio interlaminare è relativamente sensibile ai pori. Inoltre, i pori sono aree di concentrazione dello stress con scarsa capacità portante. Quando sottoposti a sollecitazione, i pori si espandono formando lunghe crepe, portando al cedimento del materiale.
Anche due laminati con la stessa porosità (utilizzando diversi metodi di preimpregnazione e processi di produzione nello stesso ciclo di polimerizzazione) mostrano comportamenti meccanici completamente diversi. I valori specifici della diminuzione delle proprietà meccaniche con l'aumento della porosità variano, mostrando che l'influenza 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 i carichi statici o dinamici.
Rispetto alla porosità e al rapporto d'aspetto dei pori, la dimensione e la distribuzione dei pori hanno un impatto maggiore sulle proprietà meccaniche. È stato riscontrato che i pori grandi (area > 0,03 mm²) hanno un effetto negativo sulle proprietà meccaniche, attribuito all'influenza dei pori sulla propagazione delle crepe nelle aree interlamellari ricche di resina.
Proprietà fisiche
La fibra di carbonio combina la forte resistenza alla trazione dei materiali di carbonio e la morbida lavorabilità 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, oltre ad essere correlata alla struttura della fibra precursore, è determinata principalmente dalla temperatura del trattamento di carbonizzazione. Generalmente, dopo un 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 di quello dell'acciaio, e una resistenza specifica 20 volte quella del ferro. Il coefficiente di espansione termica della fibra di carbonio è diverso da quello di altre fibre, presentando anisotropia. La capacità termica specifica della fibra di carbonio è generalmente 7,12. La conduttività termica diminuisce all'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. Ciò 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 presenta 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 di carbonio in generale, la fibra di carbonio presenta una significativa morbidezza anisotropa nel suo aspetto e può essere lavorata in vari tessuti. Inoltre, grazie al suo basso peso specifico, presenta un'elevata resistenza nella direzione dell'asse della fibra. I compositi rinforzati con fibra di carbonio e resina epossidica hanno gli indicatori completi più elevati di resistenza specifica e modulo specifico tra i materiali strutturali esistenti. La resistenza alla trazione dei compositi di fibra di carbonio e resina 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 oltre 2000 MPa, mentre quella dell'acciaio A3 è solo di circa 59 MPa, e il suo modulo specifico è anche superiore a quello dell'acciaio. Rispetto alla fibra di vetro tradizionale, il suo modulo di Young (una grandezza 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. Test su laminati di fibra di carbonio e resina epossidica mostrano che resistenza e modulo diminuiscono all'aumentare della porosità. La porosità ha un impatto significativo sulla resistenza al taglio interlaminare, sulla resistenza alla flessione e sul modulo di flessione; la resistenza alla trazione diminuisce relativamente lentamente all'aumentare della porosità; il modulo di trazione è meno influenzato dalla porosità.
La fibra di carbonio ha anche un'eccellente finezza (un modo per esprimere la finezza sono i grammi di fibra lunga 9000 metri), generalmente solo circa 19 grammi, e una forza di trazione 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 aria e ossidanti, la fibra di carbonio può resistere a temperature elevate superiori a 3000°C, mostrando 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 whiskers 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 a temperature di azoto liquido.
Le proprietà chimiche della fibra di carbonio sono simili a quelle del carbonio. Ad eccezione di essere ossidabile da forti ossidanti, è inerte agli alcali generali. Quando la temperatura nell'aria è superiore a 400°C, si verifica un'ossidazione evidente, generando CO e CO₂. La fibra di carbonio ha una buona resistenza alla corrosione ai solventi organici generali, acidi e alcali, essendo insolubile e non rigonfiante, con eccellente resistenza alla corrosione e nessun problema di ruggine. Alcuni studiosi hanno immerso fibre di carbonio a base PAN in una soluzione di idrossido di sodio fortemente alcalina nel 1981, e dopo più di 30 anni, mantiene ancora la sua forma fibrosa. Tuttavia, la sua resistenza all'impatto è scarsa ed è facilmente danneggiata. Subisce 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 di fibra di carbonio vengono utilizzati in combinazione con leghe di alluminio, possono verificarsi fenomeni di carbonizzazione metallica, carburazione e corrosione elettrochimica. Pertanto, la fibra di carbonio deve subire un trattamento superficiale prima dell'uso. La fibra di carbonio ha anche proprietà come resistenza all'olio, resistenza alle radiazioni, resistenza alle radiofrequenze, assorbimento di gas tossici e decelerazione neutronica.
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