Descrição do Produto
A Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. está afiliada a uma empresa entre as 100 melhores da Província de Guangdong. Foi estabelecida em setembro de 2006 com um ativo total de quase 100 milhões de yuans. A empresa domina a tecnologia de nível de quiloton para os graus T300 e T700, bem como a tecnologia de nível de centenas de toneladas para os graus T800 e M30, e possui direitos de propriedade intelectual independentes em tecnologias-chave e equipamentos centrais.
Desde a sua criação, a Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. acumulou quase 10.000 toneladas de vendas de fibra de carbono, representando a maior parte das vendas no mercado doméstico de fibra de carbono.
Seus produtos são amplamente utilizados em campos industriais como materiais compósitos de carbono-carbono, núcleos de cabos compósitos, vasos de pressão, dispositivos médicos, engenharia civil e construção, bem como no campo de esportes e lazer. Eles receberam boas avaliações durante testes em campos de defesa nacional e militar, como aeroespacial, indústria de armamentos e indústria nuclear, e têm aplicações extensas em campos emergentes como veículos de nova energia, trânsito ferroviário, geração de energia eólica e engenharia marítima.
A Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. está localizada na Zona Econômica Especial de Shenzhen, Guangdong, China. Está comprometida em fornecer ao mundo soluções integradas, incluindo pesquisa e desenvolvimento de precursores de fibra de carbono, produção de fibra de carbono e pesquisa e desenvolvimento de produtos de materiais compósitos de fibra de carbono. Atualmente, possui uma capacidade de produção de precursores de fibra de carbono de 13.000 toneladas e uma capacidade de produção de fibra de carbono de 5.000 toneladas. É uma empresa que realizou produção industrial de fibra em nível de quiloton e uma empresa que desenvolveu tecnologia de fiação a seco por via úmida para preparar fibras de carbono de alto desempenho. A empresa pesquisou e desenvolveu independentemente um conjunto completo de linhas de produção de precursores de fibra de carbono de alto desempenho e carbonização, dominou processos técnicos centrais como polimerização de ultra-grande capacidade, fiação a seco por via úmida e carbonização homogênea de pré-oxidação, bem como fabricação de equipamentos-chave. Ela pode produzir em massa fibras de carbono de alto desempenho dos graus SYT45, SYT49 e SYT55 de forma estável e em larga escala.
A Shenzhen Turing Evolution Technology Co., Ltd. liderou a indústria na obtenção da certificação do sistema de gestão da qualidade ISO9001, certificação do sistema de gestão ambiental ISO14001, certificação do sistema de gestão de saúde e segurança ocupacional OHSAS18001 e certificação do sistema de inspeção de medição ISO10012. Estabeleceu um centro de testes de fibras de alto desempenho e um centro de pesquisa e desenvolvimento de novos produtos, e participou da formulação de normas nacionais para produtos de fibra de carbono e precursores.
Fibra de carbono (CF, em resumo), é um novo tipo de material fibroso com fibras de alta resistência e alto módulo contendo mais de 95% de carbono. É um material de grafite microcristalino feito pelo empilhamento de microcristais de grafite em flocos e outras fibras orgânicas ao longo da direção axial das fibras, seguido por tratamentos de carbonização e grafitização. A fibra de carbono é "macia por fora e rígida por dentro". É mais leve que o alumínio metálico, mas mais forte que o aço. Também possui as características de resistência à corrosão e alto módulo, tornando-a um material importante tanto nas indústrias de defesa nacional e militar quanto em aplicações civis. Ela não só possui as propriedades inerentes dos materiais de carbono, mas também possui a processabilidade macia das fibras têxteis, tornando-a uma nova geração de fibras de reforço.
A fibra de carbono possui muitas propriedades excelentes. Possui alta resistência e módulo axial, baixa densidade, alto desempenho específico, sem fluência, resistência a temperaturas ultra-altas em ambientes não oxidantes, boa resistência à fadiga, calor específico e condutividade elétrica entre não metais e metais, um pequeno coeficiente de expansão térmica com anisotropia, boa resistência à corrosão e boa permeabilidade a raios-X. Também possui boa condutividade elétrica e térmica, e excelentes propriedades de blindagem eletromagnética.
Comparada com a fibra de vidro tradicional, o módulo de Young da fibra de carbono é mais de três vezes o da fibra de vidro; comparada com a fibra de Kevlar, seu módulo de Young é cerca de duas vezes o da fibra de Kevlar. É insolúvel e não incha em solventes orgânicos, ácidos e álcalis, com excelente resistência à corrosão.
Em 15 de fevereiro de 2016, a China rompeu o controle e o bloqueio do Japão para desenvolver fibra de carbono de alto desempenho.
Composição e Estrutura
A fibra de carbono é uma fibra polimérica inorgânica com teor de carbono superior a 90%. Entre elas, as com teor de carbono superior a 99% são chamadas de fibras de grafite. A microestrutura da fibra de carbono é semelhante à do grafite artificial, com uma estrutura de grafite turbostrática. A distância entre as camadas da fibra de carbono é de aproximadamente 3,39 a 3,42 angstroms. Os átomos de carbono em cada camada paralela não estão dispostos tão regularmente quanto no grafite, e as camadas são conectadas por forças de van der Waals.
A estrutura da fibra de carbono é geralmente considerada como consistindo de cristais ordenados bidimensionais e poros. O conteúdo, tamanho e distribuição dos poros têm um impacto significativo no desempenho da fibra de carbono.
Quando a porosidade está abaixo de um certo valor crítico, a porosidade não tem efeito óbvio na resistência ao cisalhamento interlaminar, resistência à flexão e resistência à tração de compósitos de fibra de carbono. Alguns estudos apontaram que a porosidade crítica que causa uma diminuição nas propriedades mecânicas do material é de 1% a 4%. Quando o volume de poros está na faixa de 0-4%, para cada 1% de aumento no volume de poros, a resistência ao cisalhamento interlaminar diminui em aproximadamente 7%. Estudos em laminados de resina epóxi de fibra de carbono e laminados de resina bismaleimida de fibra de carbono mostraram que, quando a porosidade excede 0,9%, a resistência ao cisalhamento interlaminar começa a diminuir. Testes mostraram que os poros estão principalmente distribuídos entre os feixes de fibras e nas interfaces interlaminares. Além disso, quanto maior o teor de poros, maior o tamanho dos poros, o que reduz significativamente a área da interface interlaminar no laminado. Quando o material é submetido a estresse, ele é propenso a falha interlaminar, que é também a razão pela qual a resistência ao cisalhamento interlaminar é relativamente sensível aos poros. Além disso, os poros são áreas de concentração de tensão com baixa capacidade de carga. Quando submetidos a estresse, os poros se expandem para formar rachaduras longas, levando a danos.
Mesmo dois laminados com a mesma porosidade (usando diferentes métodos de prepreg e métodos de fabricação no mesmo ciclo de cura) exibem comportamentos mecânicos completamente diferentes. Os valores específicos da diminuição das propriedades mecânicas com o aumento da porosidade variam, mostrando que a influência da porosidade nas propriedades mecânicas tem grande dispersão e baixa repetibilidade. Devido à inclusão de muitos fatores variáveis, a influência dos poros nas propriedades mecânicas de laminados compósitos é uma questão muito complexa. Esses fatores incluem: a forma, tamanho e localização dos poros; as propriedades mecânicas das fibras, matriz e interfaces; cargas estáticas ou dinâmicas.
Comparado com a porosidade e a relação de aspecto dos poros, o tamanho e a distribuição dos poros têm um impacto maior nas propriedades mecânicas. Foi descoberto que poros grandes (área > 0,03 mm²) têm um efeito adverso nas propriedades mecânicas, o que é atribuído ao impacto dos poros na propagação de rachaduras na área rica em resina interlaminar.
Propriedades Físicas
A fibra de carbono combina a forte resistência à tração dos materiais de carbono e a processabilidade macia das fibras, tornando-a um novo material com excelentes propriedades mecânicas. A resistência à tração da fibra de carbono é de aproximadamente 2 a 7 GPa, e o módulo de tração é de cerca de 200 a 700 GPa. A densidade é de aproximadamente 1,5 a 2,0 gramas por centímetro cúbico, o que está relacionado à estrutura da fibra precursora e é determinado principalmente pela temperatura do tratamento de carbonização. Geralmente, após tratamento de grafitização em alta temperatura a 3000°C, a densidade pode atingir 2,0 gramas por centímetro cúbico. Além disso, é muito leve, com gravidade específica menor que a do alumínio, menos de 1/4 da do aço, e uma resistência específica 20 vezes a do ferro. O coeficiente de expansão térmica da fibra de carbono é diferente do de outras fibras, e ela possui a característica de anisotropia. A capacidade térmica específica da fibra de carbono é geralmente 7,12. A condutividade térmica diminui com o aumento da temperatura; é negativa na direção paralela à fibra (0,72 a 0,90) e positiva na direção perpendicular à fibra (32 a 22). A resistência específica da fibra de carbono está relacionada ao tipo de fibra. A 25°C, a fibra de carbono de alto módulo tem uma resistência específica de 775, e a fibra de carbono de alta resistência tem uma resistência específica de 1500 por centímetro. Isso faz com que a fibra de carbono tenha a maior resistência específica e o maior módulo específico entre todas as fibras de alto desempenho. Comparada com materiais metálicos como titânio, aço e alumínio, a fibra de carbono possui as características de alta resistência, alto módulo, baixa densidade e pequeno coeficiente de expansão linear em propriedades físicas, e pode ser chamada de rei dos novos materiais.
Além de possuir as características de materiais de carbono em geral, a fibra de carbono tem uma forma significativamente anisotrópica e macia, pode ser processada em vários tecidos e, devido à sua baixa gravidade específica, exibe alta resistência na direção do eixo da fibra. Compósitos de resina epóxi reforçada com fibra de carbono possuem os mais altos indicadores abrangentes de resistência específica e módulo específico entre os materiais estruturais existentes. A resistência à tração de compósitos de resina de fibra de carbono é geralmente acima de 3500 MPa, que é 7 a 9 vezes a do aço, e o módulo elástico de tração é de 230 a 430 GPa, que também é maior que o do aço; portanto, a resistência específica do CFRP, ou seja, a razão da resistência do material à sua densidade, pode atingir mais de 2000 MPa, enquanto a resistência específica do aço A3 é de apenas cerca de 59 MPa, e seu módulo específico também é maior que o do aço. Comparada com a fibra de vidro tradicional, seu módulo de Young (uma quantidade física que representa as propriedades de tração ou compressão de um material dentro do limite elástico) é mais de três vezes o da fibra de vidro; comparada com a fibra de Kevlar, seu módulo de Young é cerca de duas vezes o da fibra de Kevlar. Testes em laminados de resina epóxi de fibra de carbono mostraram que, com o aumento da porosidade, tanto a resistência quanto o módulo diminuem. A porosidade tem um impacto muito significativo na resistência ao cisalhamento interlaminar, resistência à flexão e módulo de flexão; a resistência à tração diminui relativamente lentamente com o aumento da porosidade; o módulo de tração é menos afetado pela porosidade.
A fibra de carbono também possui excelente finura (uma das expressões de finura é os gramas de fibra de 9000 metros de comprimento), geralmente apenas cerca de 19 gramas, e a força de tração é de até 300 kg por mícron. Poucos outros materiais possuem tal série de propriedades excelentes como a fibra de carbono, por isso é usada em campos com requisitos rigorosos de tenacidade, rigidez, peso e características de fadiga. Quando não em contato com ar e oxidantes, a fibra de carbono pode suportar altas temperaturas acima de 3000 graus, com excelente resistência ao calor. Comparada com outros materiais, a resistência da fibra de carbono só começa a diminuir quando a temperatura é superior a 1500°C, e quanto maior a temperatura, maior a resistência da fibra. A resistência radial da fibra de carbono não é tão boa quanto sua resistência axial, portanto, a fibra de carbono é sensível à força radial (ou seja, não pode ser atada), enquanto as propriedades de "whisker" de outros materiais já diminuíram significativamente. Além disso, a fibra de carbono também possui boa resistência a baixas temperaturas, como não ficar quebradiça à temperatura do nitrogênio líquido.
As propriedades químicas da fibra de carbono são semelhantes às do carbono. É inerte a álcalis gerais, exceto por ser oxidável por oxidantes fortes. Quando a temperatura no ar é superior a 400°C, ocorre oxidação óbvia, gerando CO e CO₂. A fibra de carbono tem boa resistência à corrosão a solventes orgânicos gerais, ácidos e álcalis, é insolúvel e não incha, e tem excelente resistência à corrosão, sem problemas de ferrugem. Alguns estudiosos imergiram fibra de carbono à base de PAN em uma solução forte de hidróxido de sódio alcalino em 1981, e mais de 30 anos depois, ela ainda mantém sua forma fibrosa. No entanto, sua resistência ao impacto é pobre e é fácil de ser danificada. Ela sofre oxidação sob a ação de ácidos fortes. A força eletromotriz da fibra de carbono é positiva, enquanto a da liga de alumínio é negativa. Quando compósitos de fibra de carbono são usados em conjunto com ligas de alumínio, ocorrerão fenômenos de metalização, carburização e corrosão eletroquímica. Portanto, a fibra de carbono deve passar por tratamento de superfície antes do uso. A fibra de carbono também possui propriedades como resistência a óleo, resistência à radiação, resistência a rádio, absorção de gases tóxicos e moderação de nêutrons.
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