Является ли высокопроизводительное углеродное волокно усовершенствованной версией универсального углеродного волокна?

С точки зрения эксплуатационных характеристик и технологий производства высокопрочные углеродные волокна разработаны на основе общего типа углеродных волокон. Общие углеродные волокна обычно обладают базовыми механическими свойствами и способны удовлетворить потребности в ряде стандартных областей применения. В свою очередь, высокопрочные углеродные волокна достигают значительного улучшения характеристик благодаря серии технологических усовершенствований и модернизации процессов.

В качестве примера можно привести высокомодульный углеродный волокно, которое получают путём дополнительной графитизации на основе общего углеродного волокна. Графитизация — это процесс обработки при сверхвысоких температурах, в ходе которого атомы углерода внутри углеродного волокна дополнительно перестраиваются и кристаллизуются, образуя более упорядоченную графитовую структуру. Такие изменения в структуре значительно повышают модуль упругости углеродного волокна, что позволяет ему соответствовать высоким требованиям к модулю упругости в таких областях, как космонавтика и производство высокотехнологичного спортивного инвентаря.

Универсальные углеродные волокна и высокопроизводительные углеродные волокна существенно различаются по таким параметрам, как механические свойства, структура, технология производства и цена продукции. С точки зрения механических свойств, предел прочности на растяжение высокопроизводительных углеродных волокон выше. 4,9 ГПа или модуль растяжения более 350 ГПа. Высокопроизводительные углеродные волокна в основном применяются в высокотехнологичных отраслях, таких как аэрокосмическая промышленность; их эксплуатационные характеристики, включая стабильность размеров, заметно превосходят характеристики обычных углеродных волокон. По сравнению с обычными углеродными волокнами, высокопроизводительные углеродные волокна обладают значительными преимуществами в таких эксплуатационных показателях, как стабильность размеров. Например, высокопрочное и высокоугловое углеродное волокно класса M55J обеспечивает стабильность размеров до 1 микрометра на метр при изменении температуры на 1 градус Цельсия. В макроскопическом масштабе диаметр обычных углеродных волокон составляет около 7 микрон, тогда как диаметр высокопроизводительных углеродных волокон — всего 5 микрон. На микроскопическом уровне структура высокопроизводительных углеродных волокон более плотная, на их поверхности и внутри меньше дефектов, таких как поры; ориентация графитовых пластинок также выше. Что касается технологии производства, процесс изготовления высокопроизводительных углеродных волокон является более сложным. ， Требования к управлению процессом выше, а также выше производственные затраты и отпускная цена продукции.

Цена высокопрочного углеродного волокна выше, чем цена универсального углеродного волокна. , дорогой Где?

Во-первых, высокая стоимость сырья. Высокопроизводительное углеродное волокно имеет мало дефектов и предъявляет повышенные требования к качеству исходного углеродного волокна; как правило, оно производится по индивидуальному заказу и требует строгого контроля таких показателей, как содержание примесей, структура молекулярных цепей и физические свойства. В сравнении с этим, для универсального углеродного волокна требования к дефектам относительно ниже; допускается использование исходного углеродного волокна обычного качества, при этом требования к качеству и характеристикам менее жесткие, а стоимость сырья — относительно ниже.

Во-вторых, технология производства сложна. Изготовление высокопрочных углеродных волокон требует прохождения множества сложных и тщательно контролируемых этапов, на каждом из которых необходимо точно регулировать такие параметры, как температура, время и атмосфера, чтобы обеспечить точный контроль структуры углеродных волокон и достичь требуемых механических характеристик. Что касается производства углеродных волокон с высоким модулем упругости, дополнительно требуется такой этап, как графитизация; для производства углеродных волокон общего назначения этот этап не нужен.

В-третьих, высокая себестоимость производства. Технологические параметры производства высокопрочных углеродных волокон, такие как температура обработки и расход коммунальных ресурсов, значительно превышают требования к технологическим процессам производства стандартных углеродных волокон; это требует использования более современного производственного оборудования, что влечёт за собой высокие капитальные затраты на оборудование, а также значительно более частую замену и обслуживание ключевых комплектующих оборудования по сравнению с оборудованием для производства стандартных углеродных волокон.

В-четвёртых, требования к качеству продукции высоки. Области применения высокопроизводительных углеродных волокон ориентированы на такие высокотехнологичные отрасли, как авиация и космонавтика, где предъявляются повышенные требования к качеству продукции. Например, в авиации конструкционные элементы летательных аппаратов должны выдерживать экстремальные механические условия, такие как аэродинамические нагрузки при высокой скорости полёта, сильные вибрации и резкие перепады температур. Это требует от высокопроизводительных углеродных волокон высокой однородности и надежности; необходимо строго контролировать каждый этап — начиная от отбора сырья и оптимизации технологических процессов и заканчивая проверкой качества. ， Необходимо вкладывать больше усилий и средств, чтобы обеспечить стабильность и надежность качества.

Обрабатывающая промышленность Будущее развитие в области углеродного волокна будет больше ориентировано на универсальные продукты или на высокопроизводительные?

Обрабатывающая промышленность В будущем в области углеродных волокон не будут развиваться изолированно как универсальные, так и высокопроизводительные углеродные волокна — напротив, они будут взаимно способствовать друг другу и совместно прогрессировать. Ведущие компании в секторе углеродных волокон также развивают одновременно как универсальные, так и высокопроизводительные виды волокон.

Высокопроизводительное углеродное волокно, являясь ключевым базовым материалом для развития стратегических отраслей, таких как аэрокосмическая промышленность и высокотехнологичное производство, играет жизненно важную роль в реализации важнейших национальных стратегий. Однако индустрия высокопроизводительного углеродного волокна характеризуется такими заметными особенностями, как высокий технологический порог, значительные инвестиции в производственное оборудование, сложный и длительный процесс сертификации продукции, а также продолжительный срок окупаемости инвестиций.

Учитывая эти особенности, большинство предприятий обычно отдают предпочтение развитию универсальных направлений углеродного волокна, стремясь получить окупаемость инвестиций в относительно короткий срок. Такая тенденция развития приводит к ограничению развития отрасли высокопроизводительного углеродного волокна в нашей стране; некоторые продукты из высокопроизводительного углеродного волокна на данном этапе трудно удовлетворить реальные потребности быстрого роста промышленности, что создает серьёзные вызовы для стабильности и безопасности производственной цепочки.

Обрабатывающая промышленность Как субъект, несущий ответственность за стратегические научно-технические силы страны, мы несём важную миссию по содействию технологическому прогрессу и модернизации промышленности в ключевых отраслях национальной экономики. В такой критически важной области, как высокопроизводительные углеродные волокна, где стране крайне необходимы прорывы, Обрабатывающая промышленность Несмотря на все обстоятельства, необходимо ускорить процесс разработки и промышленного производства высокопроизводительных углеродных волокон, повысить производственные мощности и качество продукции из высокопроизводительных углеродных волокон, а также взять на себя ответственность за гарантированные поставки этих материалов. «Флаг» — обеспечивает стабильное снабжение и безопасную эксплуатацию высокопроизводительной цепочки поставок углеродного волокна, предоставляя надежную поддержку устойчивому развитию стратегических отраслей нашей страны.

Благодаря относительно низкой стоимости и широкой области применения универсальные углеродные волокна продолжают наращивать свой объем потребления в таких отраслях, как спортивный инвентарь и лопасти ветряных турбин. Рост потребления универсальных углеродных волокон обеспечивает прочную промышленную базу и рыночную поддержку для разработки и производства высокопроизводительных углеродных волокон. Что касается высокопроизводительных углеродных волокон, хотя их производственные затраты выше, добавленная стоимость их продукции значительно превосходит аналогичные показатели универсальных углеродных волокон; таким образом, они относятся к сегменту углеродного волокна с высокой добавленной стоимостью. В 2024 году доля углеродного волокна, используемого в глобальной авиакосмической и военно-промышленной отрасли, составила лишь 16,9%, однако его доля в стоимостном выражении достигла 49%. Развитие отрасли универсальных углеродных волокон позволяет снизить затраты на высокопроизводительные углеродные волокна в таких областях, как коммунальное хозяйство, экологическая обработка и подготовка кадров, что способствует более эффективному использованию ресурсов. Это, в свою очередь, позволяет further снижать производственные издержки высокопроизводительных углеродных волокон и повышать их конкурентоспособность на рынке — эти два фактора взаимно усиливают друг друга.

Отказ от ответственности: Данная статья предназначена исключительно для обмена и распространения профессиональных знаний о композитных материалах и рыночной информации и не используется в коммерческих целях. Если у вас возникнут сомнения относительно авторских прав на статью или точности её содержания, пожалуйста, немедленно свяжитесь с нами. Мы оперативно примем меры.