Fibra de carbono(CF) es un nuevo tipo de material de fibra con alta resistencia y alto módulo que contiene más del 95% de carbono. Está hecho de láminas de grafito microcristalino y otras fibras orgánicas apiladas a lo largo de la dirección axial de las fibras, que se carbonizan y grafitizan para obtener materiales de grafito microcristalino. La fibra de carbono es más flexible y rígida que el aluminio, pero su resistencia es mayor que la del acero. Tiene las características de resistencia a la corrosión y alto módulo. Es un material importante en los campos de defensa, militar y civil. No solo tiene las características inherentes de los materiales de carbono, sino que también tiene la suavidad y la maquinabilidad de las fibras textiles. Es una nueva generación de fibras de refuerzo.

Las fibras de carbono tienen muchas propiedades excelentes, como alta resistencia y módulo axial, baja densidad, alta propiedad específica, sin fluencia, resistencia a temperaturas ultraaltas, buena resistencia a la fatiga en entornos sin oxidación, entre calor y conductividad específicos no metálicos y metálicos, pequeño coeficiente de expansión térmica y anisotropía, buena resistencia a la corrosión, buena transmisión de rayos X. Buena conductividad conductora y térmica, buen blindaje electromagnético y así sucesivamente.

En comparación con la fibra de vidrio tradicional, el módulo de fibra de carbono de Young es más de tres veces; en comparación con la fibra de Kevlar, el módulo de Young es aproximadamente dos veces; es insoluble en solvente orgánico, ácido y álcali, y su resistencia a la corrosión es sobresaliente.

Área de aplicación

La fibra de carbono es un material estratégico importante para el desarrollo de la industria de defensa nacional y la economía nacional. Es un material de tecnología intensiva clave. Con la investigación académica de fibra de carbono de fibra corta a fibra de carbono de fibra larga, la tecnología y los productos de uso de fibra de carbono para hacer materiales de calefacción se popularizan gradualmente. En el contexto de la industrialización de alta velocidad en el mundo, el uso de fibra de carbono es cada vez más diversificado. China ha utilizado fibra larga como una especie de fibra de alto rendimiento, en la alta temperatura, alta estabilidad física de la ocasión, los materiales compuestos de fibra de carbono tienen ventajas irremplazables. Cuanto mayor sea la resistencia específica del material, menor será el peso muerto y mayor será el módulo específico del componente, mayor será la rigidez del componente. Es precisamente debido a su excelente rendimiento, la fibra de carbono tiene una amplia gama de aplicaciones en la defensa nacional y los campos civiles.

Los materiales de fibra de carbono se han aplicado ampliamente en diversos campos de la industria militar y civil. Desde la industria aeroespacial, aviación, automóvil, electrónica, maquinaria, química, textil y otras industrias civiles hasta equipos deportivos y artículos de ocio. Los compuestos reforzados con fibra de carbono se pueden utilizar en industrias militares como la fabricación de aviones, palas de turbinas eólicas y otros campos industriales, materiales de blindaje electromagnético, ligamentos artificiales y otros sustitutos del cuerpo, así como en la fabricación de proyectiles de cohetes, barcos a motor, robots industriales, resortes de hojas automotrices y ejes de transmisión, Murciélagos y otros campos deportivos. La fibra de carbono es un nuevo tipo de material industrial en el campo típico de alta tecnología.

Material compuesto de FRP

Las fibras de carbono se utilizan en el uso tradicional como materiales de aislamiento térmico. La mayoría de ellos se agregan a resinas, metales, cerámicas, hormigón y otros materiales como materiales de refuerzo para formar materiales compuestos. La fibra de carbono se ha convertido en el material de refuerzo más importante para los materiales compuestos avanzados. Los compuestos de fibra de carbono se han utilizado ampliamente en las industrias aeroespacial, de defensa, militar y civil debido a su resistencia a altas temperaturas ligera y fuerte, ligera y rígida, resistencia a la corrosión, resistencia a la fatiga, buena estabilidad dimensional estructural, buen diseño y moldeado integral de gran área. La fibra de carbono se puede procesar en tela, fieltro, estera, cinturón, papel y otros materiales. La fibra de carbono de alto rendimiento es el material de refuerzo más importante para la fabricación de materiales compuestos avanzados.

Ingeniería Civil

Arquitectura civil: la fibra de carbono también se debe utilizar en edificios industriales y civiles, puentes ferroviarios y de carreteras, túneles, chimeneas, estructuras de torres y otros refuerzos, en la construcción de ferrocarriles, el sistema de techo a gran escala y la pared de aislamiento acústico en el futuro tendrán una buena aplicación, Estos también serán de fibra de carbono tiene una aplicación muy prometedora. Tiene las características de baja densidad, alta resistencia, buena durabilidad, fuerte resistencia a la corrosión, ácido, álcali y otros productos químicos resistencia a la corrosión, buena flexibilidad, fuerte capacidad de tensión. El techo del marco de viga de celosía hecho de tubo de fibra de carbono es aproximadamente un 50% más liviano que el del acero, lo que hace que la estructura a gran escala alcance el nivel práctico, y la eficiencia de la construcción y el rendimiento sísmico se mejoran considerablemente. Además, cuando se utiliza CFRP para reforzar la estructura de hormigón, no es necesario agregar pernos y remaches para fijarlo, por lo que la perturbación de la estructura de hormigón original es pequeña y la tecnología de construcción es simple.

Aeronáutica y Astronáutica

La fibra de carbono es un material básico estratégico indispensable para el armamento avanzado, como cohetes, satélites, misiles, cazas y barcos. La aplicación de compuestos de fibra de carbono al misil y la caja del motor del misil estratégico puede reducir en gran medida el peso y mejorar el alcance del misil y la capacidad de asalto. Por ejemplo, los compuestos de fibra de carbono y resina epoxi se utilizan en todos los proyectiles de tres etapas de misiles intercontinentales desarrollados en la década de 1980. Los compuestos de fibra de carbono también se han utilizado ampliamente en combatientes de nueva generación, como el caza de cuarta generación F22, que utiliza aproximadamente un 24% de compuestos de fibra de carbono, por lo que el luchador tiene las características de crucero supersónico, combate sobre el horizonte, alta maniobrabilidad y sigilo. Boeing lanzó una nueva generación de crucero sónico de aviones de pasajeros de fuselaje ancho de alta velocidad, aproximadamente el 60% de los componentes estructurales estarán hechos de materiales compuestos de plástico de fibra de carbono reforzado, incluidas las alas. El rendimiento del freno compuesto de fibra de carbono prefabricado hecho en China ha alcanzado el nivel internacional. Los discos de freno de carbono y de carbono fabricados por esta tecnología de prefabricación se han utilizado en aviones militares de modelos clave de defensa nacional en lotes, y en aviones de aviación civil de tipo B757. El uso de los discos de freno de carbono y carbono en otros modelos de aviones también se está probando en experimentos, y se popularizará a tanques, trenes de alta velocidad, autos de clase alta, autos de carreras, etc. Las fibras de carbono son más ligeras que el aluminio, pero tienen una resistencia similar. La fibra de carbono también tiene un importante valor de aplicación en buques de guerra. Puede reducir el peso estructural de los buques de guerra, aumentar la carga útil de los buques de guerra, mejorando así la capacidad de transportar materiales de combate. La fibra de carbono no tiene problemas de corrosión y óxido. Debido a que el material de fibra de carbono puede reducir significativamente el peso estructural, la eficiencia del combustible puede mejorarse significativamente. Los aviones hechos de fibra de carbono y materiales compuestos de plástico, así como las naves espaciales como satélites y cohetes, tienen bajo ruido, bajo consumo de energía debido a la pequeña masa y pueden ahorrar mucho combustible. Se informa que la reducción de 1kg por nave espacial puede reducir el vehículo de lanzamiento en 500 kilogramos.

La fibra de carbono es también el material perfecto para vehículos modernos ligeros como grandes aviones civiles, automóviles, trenes de alta velocidad. La demanda de fibra de carbono en aplicaciones de aviación está aumentando, con la nueva generación de grandes aviones civiles Airbus A380 y Boeing 787 que utilizan aproximadamente un 50% de compuestos de fibra de carbono. Los aviones Boeing 777 utilizan fibra de carbono como materiales estructurales, incluyendo colas transversales horizontales y verticales y vigas conocidas como materiales estructurales importantes, por lo que sus requisitos de calidad son extremadamente exigentes. El cuerpo del 787 también utiliza fibra de carbono, lo que hace que el avión vuele más rápido, consume menos combustible, aumenta la humedad de la cabina y hace que los pasajeros se sientan más cómodos. Airbus también está utilizando una gran cantidad de fibra de carbono en sus aviones, que será ampliamente utilizado en el nuevo A380. Esto ha dado como resultado una reducción del 20% en el peso estructural del fuselaje y una reducción del 20% en el ahorro de combustible en comparación con aviones similares, lo que reduce sustancialmente los costos operativos y reduce las emisiones de dióxido de carbono.

Material del automóvil

Los materiales de fibra de carbono también han sido un fabricante de vehículos favorito.

Ha sido ampliamente utilizado en la decoración interior y exterior del automóvil. Fibra de carbono como materiales automotrices, las mayores ventajas son el peso ligero, la resistencia, el peso es solo equivalente al 20% al 30% del acero, pero la dureza del acero es más de 10 veces. Por lo tanto, el uso de materiales de fibra de carbono en la fabricación de automóviles puede hacer que el automóvil sea liviano, logre avances y brinde beneficios sociales de ahorro de energía. La industria cree que el uso de fibra de carbono aumentará en el campo de la fabricación de automóviles.

Las fibras de carbono son ligeras, pero tienen una mayor seguridad. Aunque parecen de plástico, en realidad son más resistentes al impacto que el acero, especialmente los volantes hechos de fibras de carbono, con mayor resistencia mecánica y resistencia al impacto. Con la combinación de materiales compuestos, el vehículo de fibra de carbono se ha convertido en un vehículo blindado en automóviles familiares. Este material de fibra de carbono se ha aplicado a la falda de los trenes de alta velocidad.

Artículos deportivos

La fibra de carbono se utiliza en deportes y el ocio, tales como clubes, cañas de pescar, raquetas de tenis, raquetas de bádminton, bicicletas, palos de esquí, esquís, mástiles de vela, cascos de vela y otros artículos deportivos son uno de los principales usuarios de fibra de carbono. La fibra de carbono se utiliza en las necesidades diarias, como el audio, el baño, el calentador y otros electrodomésticos, así como los teléfonos móviles, las computadoras portátiles y otros productos electrónicos también pueden ver la forma de la fibra de carbono.

Las tres aplicaciones importantes de las aplicaciones deportivas son los clubes y los marcos de raqueta. Se estima que la producción anual de los clubes es de 34 millones de pares. El 40% de los murciélagos de fibra de carbono del mundo están hechos de fibra de carbono. La caña de pescar de fibra de carbono del mundo produce alrededor de 20 millones de pares por año. Los marcos de raqueta de tenis tienen una capacidad de mercado de aproximadamente 6 millones de pares al año, y otras aplicaciones deportivas incluyen palos de hockey sobre hielo y palos de esquí. La fibra de carbono también se utiliza en otros deportes marinos como remo, remo, etc.