گذشته و حال فیبر کربن

کاوش اولیه در مورد فیبر کربن: شکوفایی و رکود

سرچشمه فیبر کربن به دهه 1880 بازمی‌گردد، زمانی که به عنوان ماده‌ای برای نخ رشته‌ای استفاده می‌شد. توماس ادیسون و جوزف سوان به ترتیب نخ‌های کربنی ساخته‌شده از بامبو و نخ پنبه را ثبت اختراع کردند. با این حال، با گسترش لامپ‌های دارای نخ تنگستن، نخ‌های کربنی به دلیل بازده و عمر کمتر جای خود را از دست دادند و در نتیجه توسعه فناوری فیبر کربن برای دهه‌ها به تقریباً رکودی کامل منجر شد.

در جنگ جهانی دوم، شرکت یونیون کاربید تحقیقات خود را در مورد الیاف کربن با استفاده از ریون به عنوان پیش‌ماده آغاز کرد و در سال ۱۹۵۸ از طریق گرافیت‌سازی دمای بالا، پارچه الیاف کربنی تولید کرد که قابل استفاده در آزمایش نازل موشک و محافظ حرارتی بود. با این حال، به دلیل عدم بهینه‌سازی فرآیندهای کشش، خواص مکانیکی آن ضعیف بود و کاربردهای تجاری آن را محدود کرد.

دهه ۱۹۶۰: رقابت چندملیتی و دستاوردهای فناوری

در اوایل دهه ۱۹۶۰، ژاپن، ایالات متحده و بریتانیا تقریباً همزمان تحقیقاتی را در مورد الیاف کربن با استحکام بالا و مدول بالا آغاز کردند. در سال ۱۹۶۰، دانشمند آمریکایی R. بیکن با استفاده از روش قوس فشاری، ریشه‌های گرافیتی تولید کرد؛ هرچند این روش به صورت تجاری اجرا نشد، اما توجه نیروی هوایی ایالات متحده را جلب کرد. در همان سال، وزارت صنعت و تجارت بین‌المللی ژاپن (MITI) برنامه تحقیقاتی مشترکی را با شرکت‌هایی مانند Toray و Nippon Carbon برای توسعه الیاف کربن مبتنی بر پلی‌آکریلونیتریل (PAN) آغاز کرد. آکیو شیندو در سال ۱۹۶۱ نتایجی منتشر کرد که در آن نمونه‌هایی با عملکردی سه برابر الیاف کربن مبتنی بر ریون تولید شده بود، اما این دستاورد توجه چندانی در دانشگاه‌های غربی به دست نیاورد.

مراکز تحقیقاتی هواگرد سلطنتی بریتانیا (RAE) در سال ۱۹۶۳ تحقیقات خود را آغاز کرد و پس از آگاهی از دستاوردهای ژاپنی‌ها، توسعه خود را تسریع نمود. دستاورد, توسعه فرآیند الیاف کربن مبتنی بر PAN با عملکرد دو برابر شده در عرض شش ماه. دستاوردهای کلیدی شامل کشیدن پیش‌ماده PAN در حین اکسیداسیون به منظور بهبود جهت‌گیری مولکولی، بهینه‌سازی فرآیندهای حرارت دهی و توسعه روش اکسیداسیون الکترولیتی برای بهبود چسبندگی الیاف به رزین بود. این فناوری به سه شرکت بریتانیایی کورتالدز، مورگان کروسیبل و رولز-رویس اعطا شد.

رولز-رویس از الیاف کربن برای تیغه‌های موتور RB211 استفاده کرد، اما شکست در آزمون‌های برخورد با پرنده به ورشکستگی شرکت منجر شد و تأثیر بسیار منفی بر صنعت الیاف کربن بریتانیا گذاشت. در همین حال، شرکت ژاپنی تورای در سال ۱۹۷۱ الیاف کربن Torayca T300 را معرفی کرد که به ماده بنیادین نسل اول کامپوزیت‌ها تبدیل شد و از طریق توافق‌های تبادل فناوری وارد بازار جهانی شد.

۱۹۷۰–۱۹۸۹: گسترش کاربردها و کاهش هزینه‌ها

از دهه 1970، کاربردهای الیاف کربن به تدریج از صنایع هوافضا به وسایل ورزشی و حوزه‌های صنعتی گسترش یافت. با پیشرفت فرآیندها، هزینه تولید آن از 200 پوند بر کیلوگرم در سال 1970 به 20 تا 80 پوند بر کیلوگرم در سال 1980 کاهش یافت. شرکت‌های ژاپنی با بهره‌گیری از بهینه‌سازی فناوری و گسترش ظرفیت، بر این بازار تسلط یافتند. شرکت‌هایی مانند تورای و توهو ریون با موفقیت الیاف کربن را در بازارهای مصرفی مانند چوب گلف و میله‌های ماهیگیری معرفی کردند.

در دهه 1980، از الیاف کربن در ساختارهای ثانویه هواپیماها مانند بوئینگ 757/767 استفاده شد. الزام وزارت دفاع آمریکا در سال 1987 مبنی بر تولید داخلی 50 درصدی الیاف کربن و پیش‌ماده‌های آن، موجی از سرمایه‌گذاری داخلی را به دنبال داشت، اما بعدها منجر به ظرفیت اضافی شد. شرکت‌های ژاپنی با ایجاد مشترک و احداث کارخانه‌های جدید، حضور جهانی خود را تقویت کردند و در پایان دهه 1980 حدود نیمی از تولید جهانی الیاف کربن را در اختیار داشتند.

دهه 1990: چالش‌ها و تحولات پس از جنگ سرد

پایان جنگ سرد منجر به کاهش شدید سفارشات دفاعی شد و باعث کاهش تقریبی تقاضای الیاف کربن در ایالات متحده به میزان ۶۰٪ بین سال‌های ۱۹۹۰ تا ۱۹۹۱ گردید، که این امر بسیاری از تولیدکنندگان را مجبور به توقف تولید یا خروج از بازار کرد. در مقابل، شرکت‌های ژاپنی علی‌رغم این روند، ظرفیت خود را گسترش دادند و موقعیت جهانی خود را با خرید کارخانه‌هایی در اروپا و آمریکا تقویت کردند. در سال ۱۹۹۳، دولت کلینتون پروژه بازسرمایه‌گذاری فناوری (TRP) را آغاز کرد که از کاربرد مواد کامپوزیتی در زیرساخت‌های عمرانی و هوافضا حمایت می‌کرد و به بهبود تدریجی صنعت آمریکا کمک نمود.

همزمان، استفاده از الیاف کربن در بخش‌های صنعتی مانند پره‌های توربین بادی و قطعات خودرو افزایش یافت، در حالی که فناوری‌های جدیدی مانند کامپوزیت‌های ترموپلاستیک و الیاف کربنی بر پایه قیر، انرژی تازه‌ای به صنعت بخشیدند.

۱۹۹۰–۱۹۹۵: تنظیم مضطرب و بازچینی چشم‌انداز

فروش سالانه الیاف کربن در سطح جهانی در این دوره حدود ۸۰۰۰ تن بود، اما ساختار تقاضای منطقه‌ای تفاوت قابل توجهی داشت: بازار آمریکا تحت سلطه هوافضا بود، در حالی که در آسیا کالاهای ورزشی رهبری می‌کردند. کاهش بودجه دفاعی آمریکا باعث ایجاد ظرفیت اضافی شدید شد؛ تا سال ۱۹۹۱، نیمی از ظرفیت ملی بلااستفاده ماند و شرکت‌هایی مانند کورتالدز و باسف از بازار خارج شدند.

شرکت‌های ژاپنی به توسعه خود ادامه دادند و شرکت‌هایی مانند تورای و میتسوبیشی ریون با استفاده از ادغام و تصاحب وارد بازارهای اروپایی و آمریکایی شدند. تا سال ۱۹۹۵، ژاپن ۶۲ درصد از ظرفیت تولید الیاف کربن جهانی را در اختیار داشت و برتری آشکاری ایجاد کرد.

بازیابی و چشم‌اندازهای جدید

پس از سال 1995، با افزایش تقاضا برای مواد سبک‌وزن در هواپیماهای هوانوردی غیرنظامی و رشد مداوم در بازارهای انرژی بادی و کالاهای ورزشی، صنعت الیاف کربن جهانی به تدریج بهبود یافت. شرکت‌های آمریکایی با استفاده از پروژه TRP به منظور کاهش هزینه‌های فنی، دوباره وارد مسیر رشد شدند؛ اروپا پس از خروج داخلی، وابستگی بیشتری به سرمایه‌گذاری خارجی پیدا کرد. در آینده، با افزایش تقاضا برای مواد سبک‌وزن در زمینه‌های نوظهوری مانند وسایل نقلیه الکتریکی و انرژی‌های نو، انتظار می‌رود که الیاف کربن کاربردهای گسترده‌تری پیدا کند.

نتیجه‌گیری

مسیر الیاف کربن از یک ماده آزمایشگاهی به عنوان یک ماده اولیه کلیدی در حوزه‌های متعدد، شامل پیشرفت‌های فناوری، نوسانات بازار و رقابت بین‌المللی بوده است. ژاپن با سرمایه‌گذاری مداوم فناوری و گسترش بازار، موقعیت پیشروی خود را تثبیت کرد، آمریکا به تدریج با حمایت‌های سیاستی رقابت‌پذیری خود را بازیابی کرد و اروپا با تعدیلات ساختاری مواجه شد. در آینده، با کاهش هزینه‌ها و ظهور کاربردهای جدید، الیاف کربن نقش مهم‌تری در حوزه‌های انرژی سبز، حمل‌ونقل و دیگر زمینه‌ها ایفا خواهد کرد.

بهره‌گیری از یک قرن علم مواد، تقویت پایه‌های امروز

از کاوش‌های علمی قرن نوزدهم تا کاربردهای پیشرفته امروزی در سراسر جهان، تکامل الیاف کربن، تاریخی از تعقیب بی‌امان مقاومت و سبکی است. ما به این تعهد احترام می‌گذاریم و آن را در هر الیافی که تولید می‌کنیم، منعکس می‌سازیم.

دکتر تقویت درک عمیقی از میراث و نوآوری فناوری الیاف کربن دارد. ما نه تنها یک پایگاه تولیدی مدرن به وسعت 8000 مترمربع داریم، بلکه ظرفیت قوی تولید روزانه 50000 تن پارچه الیاف کربن را نیز در اختیار داریم. این امر راه‌حل‌های تقویتی پایدار و قابل اعتمادی را برای میلیون‌ها مشتری در سراسر جهان، از پروژه‌های بزرگ زیرساختی تا بهبود ایمنی مسکن، تضمین می‌کند.

کل خط تولید ما مطابق با سیستم کیفیت بین‌المللی ISO-9001 و گواهی CE اتحادیه اروپا است و استانداردهای جهانی را رعایت می‌کند. بازار آزمون نهایی است — خرید مجدد انتخابی تقریباً نیمی از مشتریان ما، قوی‌ترین تأییدیه بر وعده «کیفیت تضمین‌شده بدون شرط» ما است.

انتخاب Dr. Reinforcement به معنای انتخاب:

میراث فنی عمیق: ما در خط مقدم علم مواد قرار داریم و اجازه می‌دهیم تاریخچه انباشته‌شده به پروژه‌های شما را توانمند کند.

قابلیت اطمینان معتبر: گواهی‌نامه‌های بین‌المللی دوگانه، آرامش خاطر شما را در هر تقویتی تضمین می‌کنند.

برتری به‌طور گسترده اثبات‌شده: میلیون‌ها مشتری جهانی و نرخ خرید مجدد نزدیک به 50 درصد، گواهی بر اعتماد به ما هستند.

صرف‌نظر از چالشی که پروژه شما با آن مواجه است، دکتر رینفورسمنت راه‌حل‌هایی از پارچه الیاف کربنی دارد تا محکم‌ترین حمایت را فراهم کند.

هم‌اکنون با دکتر رینفورسمنت تماس بگیرید و اجازه دهید تا با قابلیت‌های ما، استحکام غیرقابل تزلزلی را به پروژه شما القا کنیم!

ایمیل：[email protected]

واتس‌اپ:86 19121157199