Weihai gar ýagýan açyk enjamlar, Ltd.
Hil kärhananyň kalbydyr

Uglerod süýümi nähili ýasalýar?

Uglerod süýümi nähili ýasalýar?

Bu güýçli, ýeňil materialyň öndürilmegi, ulanylyşy we geljegi

Grafit süýümi ýa-da uglerod grafiti diýlip atlandyrylýan uglerod süýümi uglerod elementiniň gaty inçe süýümlerinden durýar. Bu süýümler ýokary dartyş güýjüne eýe we ululygy üçin gaty güýçlidir. Aslynda uglerod süýüminiň bir görnüşi - uglerod nanotube - iň güýçli material hasaplanýar. Uglerod süýümi goşundylarynda gurluşyk, in engineeringenerçilik, howa giňişligi, ýokary öndürijilikli ulaglar, sport enjamlary we saz gurallary bar. Energetika pudagynda uglerod süýümi ýel degirmenleri öndürmekde, tebigy gaz saklamakda we daşamak üçin ýangyç öýjüklerinde ulanylýar. Uçar senagatynda harby we täjirçilik uçarlarynda, şeýle hem pilotsyz howa ulaglarynda amaly goşundylar bar. Nebiti gözlemek üçin çuň suw buraw platformalaryny we turbalary öndürmekde ulanylýar.

Çalt maglumatlar: Uglerod süýüminiň statistikasy

  • Uglerod süýüminiň her bir setiriniň diametri bäşden 10 mikron. Munuň kiçidigine düşünmek üçin bir mikron (um) 0,000039 dýuým. Öýjükli ýüpekden bir ýüp, adatça üç-sekiz mikron arasynda bolýar.
  • Uglerod süýümleri polatdan iki esse, polatdan bäş esse güýçli (agram birligine). Şeýle hem, himiki taýdan ýokary çydamly we pes ýylylyk giňelmegi bilen ýokary temperatura çydamlylygy bar.

Çig mal
Uglerod süýümi uglerod atomlary bilen bilelikde saklanýan molekulalaryň uzyn setirlerinden ybarat organiki polimerlerden ýasalýar. Kömürturşy süýümleriň köpüsi (takmynan 90%) poliakrilonitril (PAN) prosesinden ýasalýar. Az mukdarda (takmynan 10%) etrapdan ýa-da nebit çukuryndan öndürilýär.

Önümçilik prosesinde ulanylýan gazlar, suwuklyklar we beýleki materiallar uglerod süýüminiň aýratyn täsirlerini, häsiýetlerini we derejelerini döredýär. Uglerod süýüm öndürijileri öndürýän materiallary üçin eýeçilik formulalaryny we çig malyň kombinasiýalaryny ulanýarlar we umuman alanyňda, bu formulalara söwda syry hökmünde seredýärler.

Iň täsirli modully iň ýokary derejeli uglerod süýümi (howa ýa-da elastiklik ýaly bir maddanyň belli bir emlägine eýe bolan san derejesini aňlatmak üçin ulanylýan hemişelik ýa-da koeffisiýent) howa giňişligi ýaly amaly talaplarda ulanylýar.

Önümçilik prosesi
Uglerod süýümini döretmek himiki we mehaniki amallary öz içine alýar. Öňünden gelýänler diýlip atlandyrylýan çig mallar uzyn çyzyklara çekilýär we anaerob (kislorodsyz) gurşawda ýokary temperaturada gyzdyrylýar. Burninganmagyň ýerine, aşa yssy süýüm atomlarynyň şeýle güýçli titremegine sebäp bolýar, uglerod däl atomlaryň hemmesi diýen ýaly çykarylýar.

Karbonizasiýa prosesi gutarandan soň, galan süýüm uzyn, berk biri-birine bagly uglerod atom zynjyrlaryndan, az ýa-da uglerod däl atomlardan galýar. Soňra bu süýümler mata dokalan ýa-da beýleki materiallar bilen birleşdirilip, soňra süzgüçli ýara ýa-da islenýän şekillere we ululyklara galypdyr.

Uglerod süýümini öndürmek üçin PAN prosesinde aşakdaky bäş segment adatydyr:

  • Egirme. PAN beýleki maddalar bilen garylýar we süýümlere bölünýär, soňra ýuwulýar we uzalýar.
  • Durnuklaşdyrmak. Süýümler baglanyşygy durnuklaşdyrmak üçin himiki üýtgemeleri başdan geçirýärler.
  • Karbonlaşdyrmak. Durnuklaşdyrylan süýümler gaty berk uglerod kristallaryny emele getirýän gaty ýokary temperaturada gyzdyrylýar.
  • Faceüzüni bejermek. Süýümleriň üstü baglanyşyk häsiýetlerini gowulandyrmak üçin okislenýär.
  • Ölçeg. Süýümler örtülendir we süýümleri dürli ululykdaky ýüplüklere öwrýän egriji maşynlara ýüklenen bobinlere örtülýär. Süýümler matalara dokalan ýerine, süýümleri plastmassa polimer bilen birleşdirmek üçin ýylylygy, basyşy ýa-da wakuumy ulanyp, birleşdirilen materiallara emele gelip biler.

Uglerod nanoturbajyklary adaty uglerod süýümlerinden tapawutly bir proses arkaly öndürilýär. Öňkülerinden 20 esse güýçli diýlip çaklanylýan nanoturbajyklar, uglerod bölejiklerini buglamak üçin lazerleri ulanýan peçlerde ýasalýar.

Önümçilik kynçylyklary
Uglerod süýümleriniň öndürilmegi birnäçe kynçylyklary öz içine alýar:

  • Has tygşytly dikeldiş we abatlaýyş zerurlygy
  • Käbir amaly programmalar üçin durnuksyz önümçilik çykdajylary: Mysal üçin, täze tehnologiýa ösýän hem bolsa, gadagan çykdajylar sebäpli awtoulag pudagynda uglerod süýümini ulanmak häzirki wagtda ýokary öndürijilikli we kaşaň ulaglar bilen çäklenýär.
  • Deferüsti bejeriş prosesi kemçilikli süýümlere sebäp bolýan çukurlary döretmezlik üçin seresaplylyk bilen düzgünleşdirilmelidir.
  • Yzygiderli hilini üpjün etmek üçin zerur gözegçiligi ýapyň
  • Deriniň we dem alşyňy öz içine alýan saglyk we howpsuzlyk meseleleri
  • Uglerod süýümleriniň güýçli elektro geçirijiligi sebäpli elektrik enjamlarynda gysgyç we şortik

Uglerod süýüminiň geljegi
Uglerod süýümi tehnologiýasynyň ösmegi bilen uglerod süýüminiň mümkinçilikleri diňe diwersifikasiýa ediler we artar. Massaçusets Tehnologiýa Institutynda uglerod süýümine gönükdirilen birnäçe gözleg, ösüp barýan pudagyň islegini kanagatlandyrmak üçin täze önümçilik tehnologiýasyny we dizaýny döretmek üçin eýýäm köp wadany görkezýär.

Nanotube pioneri bolan MIT mehaniki in Engineeringenerçilik boýunça dosent Jon Hart, okuwçylary bilen önümçilik tehnologiýasyny, şol sanda täjirçilik derejeli 3D printerler bilen bilelikde ulanyljak täze materiallary gözlemek üçin işleýär. “Men relsden doly pikirlenmegi haýyş etdim; öň 3-D printeri ýa-da häzirki printerleri ulanyp çap edip bolmaýan peýdaly materialy göz öňüne getirip bilseler "-diýdi Hart.

Netijeler eredilen aýnany, ýumşak hyzmat edýän doňdurmany we uglerod süýümi kompozitlerini çap edýän prototip maşynlary boldy. Hartyň pikiriçe, talyp toparlary “polimerleriň uly meýdany paralel ekstruziýasyny” dolandyryp bilýän we çap etmäniň “situ optiki skanerinde” ýerine ýetirip bilýän maşynlary döretdiler.

Mundan başga-da, Hart MIT-iň himiýa boýunça dosenti Mircea Dinca bilen “Automobili Lamborghini” bilen ýaňy-ýakynda tamamlanan üç ýyllyk hyzmatdaşlykda täze uglerod süýüminiň we birleşýän materiallaryň mümkinçiligini öwrenmek üçin işledi, bu bolsa bir gün diňe “awtoulagyň doly bedenine” mümkinçilik döredip bilmez. batareýa ulgamy hökmünde ulanylýar, ýöne “has ýeňil, has güýçli jisimlere, has täsirli katalitik öwrüjilere, inçe boýaga we güýç-otly ýylylyk geçirişine gowulaşýar”.

Gorizontda şeýle ajaýyp üstünlikler bilen, uglerod süýümi bazarynyň 2019-njy ýylda 4,7 milliard dollardan 2029-njy ýyla çenli 13,3 milliard dollara, ýyllyk ösüş depgini (CAGR) 11.0% (ýa-da birneme ýokary) ýokarlanmagyna garaşylýar. şol bir döwür.

Çeşmeler

  • Makkonnell, Wikki. Uglerod süýüminiň öndürilmegi. " CompositeWorld. 2008-nji ýylyň 19-njy dekabry
  • Şerman, Don. "Uglerod süýüminiň aňyrsynda: Indiki açyş materialy 20 esse güýçlidir." Awtoulag we sürüji 2015-nji ýylyň 18-nji marty
  • Randall, Danielle. "MIT-iň gözlegçileri Lamborghini bilen geljegiň elektrik awtoulagyny döretmek üçin hyzmatdaşlyk edýärler." MITMECHE / Habarlarda: Himiýa bölümi. 2017-nji ýylyň 16-njy noýabry
  • “Çig mal boýunça uglerod süýüm bazary (PAN, Pitch, Rayon), süýüm görnüşi (Wirgin, gaýtadan işlenen), önümiň görnüşi, modul, amaly (birleşme, birleşdirilmedik), ahyrky önümçilik (A & D, Awtoulag, ýel energiýasy) ) we Sebit - 2029-njy ýyla çenli global çaklama. ” MarketsandMarkets ™. 2019-njy ýylyň sentýabr aýy

Iş wagty: Iýul-28-2021