Минуле і сьогодення вуглецевого волокна

Початкове дослідження вуглецевого волокна: зародження та стагнація

Походження вуглецевого волокна сягає 1880-х років, коли його використовували як матеріал для ниток розжарювання. Томас Едісон і Джозеф Суон отримали патенти на вуглецеві нитки, виготовлені з бамбука та бавовняної нитки відповідно. Однак із поширенням ламп із вольфрамовими нитками розжарювання вуглецеві нитки були замінені через гірші ефективність і термін служби, що призвело до практичної стагнації розвитку технологій вуглецевого волокна наступних кілька десятиліть.

Під час Другої світової війни компанія Union Carbide розпочала дослідження вуглецевого волокна, використовуючи віскозу як попередник, і в 1958 році шляхом високотемпературної графітизації виробила тканину з вуглецевого волокна, придатну для випробувань сопел ракет і теплових щитів. Однак через відсутність оптимізованих процесів витягування його механічні властивості були поганими, що обмежило комерційне застосування.

1960-ті роки: багатонаціональна конкуренція та технологічні прориви

На початку 1960-х років Японія, Сполучені Штати та Велика Британія майже одночасно розпочали дослідження високоміцного вуглецевого волокна з високим модулем пружності. У 1960 році американський учений Р. Бейкон виготовив графітові вусики методом дугового нагрівання під тиском; хоча це й не було комерціалізовано, увагу привернуло до себе з боку повітряних сил США. Того ж року Міністерство міжнародної торгівлі та промисловості Японії (MITI) розпочало спільну науково-дослідну програму з такими компаніями, як Toray та Nippon Carbon, щоб розробити вуглецеве волокно на основі поліакрилонітрилу (PAN). Акіо Шіндо опублікував результати у 1961 році, отримавши зразки з потрійним покращенням характеристик порівняно з вуглецевим волокном на основі віскози, але це мало вплинуло на західну наукову спільноту.

Королівський авіаційний заклад Великої Британії (RAE) розпочав дослідження у 1963 році та прискорив розробку після отримання відомостей про японські Досягнення, розробка процесу виробництва вуглецевого волокна на основі ПАН з подвоєною продуктивністю протягом шести місяців. Ключовими проривами стали розтягування ПАН-прекурсора під час окиснення для покращення молекулярної орієнтації, оптимізація процесів термічної обробки та розробка електролітичного методу окиснення для поліпшення зчеплення волокна з смолою. Ця технологія була передана за ліцензією трьом британським компаніям: Courtaulds, Morgan Crucible та Rolls-Royce.

Rolls-Royce використовував вуглецеве волокно для лопатей двигуна RB211, але відмова під час випробувань на удар птахами сприяла банкрутству компанії, що серйозно вплинуло на британську індустрію вуглецевих волокон. Тим часом японська компанія Toray представила вуглецеве волокно Torayca T300 у 1971 році, яке стало основним матеріалом для композитів першого покоління та вийшло на світовий ринок завдяки угодам про обмін технологіями.

1970–1989: Розширення сфери застосування та зниження вартості

Починаючи з 1970-х років, сфера застосування вуглепластику поступово розширилася від авіаційно-космічної галузі до спортивних товарів і промислових сфер. З удосконаленням технологій вартість його виробництва знизилася з 200 фунтів стерлінгів за кг у 1970 році до 20–80 фунтів стерлінгів за кг у 1980 році. Японські компанії, використовуючи технологічну оптимізацію та розширення потужностей, отримали домінування. Такі компанії, як Toray та Toho Rayon, успішно просували вуглепластик на ринках споживчих товарів, таких як golf clubs і fishing rods.

У 1980-х роках вуглепластик використовувався у вторинних конструкціях літаків, таких як Boeing 757/767. Вимога Міністерства оборони США 1987 року, що передбачала 50% внутрішнє виробництво вуглепластику та попередників, спричинила хвилю внутрішніх інвестицій, але згодом призвела до надмірних потужностей. Японські фірми розширили свій глобальний слід через спільні підприємства та будівництво заводів, на які припадало майже 50% світового виробництва вуглепластику наприкінці 1980-х років.

1990-ті: Виклики після закінчення Холодної війни та трансформація

Завершення Холодної війни призвело до різкого скорочення замовлень на оборону, через що попит на вуглепластик у США впав приблизно на 60% у 1990–1991 роках, змусивши багатьох виробників призупинити виробництво або вийти з ринку. Навпаки, японські компанії розширили потужності проти загальної тенденції та посилили свої глобальні позиції, придбавши підприємства в Європі та Америці. У 1993 році адміністрація Клінтона запустила Проект реінвестиції технологій (TRP), спрямований на підтримку застосування композитів у цивільній інфраструктурі та авіаційно-космічній галузі, що сприяло поступовому відновленню американської промисловості.

Одночасно зростав попит на вуглецеве волокно в таких промислових галузях, як виготовлення лопатей для вітрових турбін та автомобільні компоненти, тоді як нові технології, такі як термопластикові композити та вуглецеві волокна на основі пеку, надали галузі новий імпульс.

1990–1995: Тривала нестабільна корекція та перекроювання ринкового ландшафту

Світовий річний обсяг продажу вуглецевих волокон за цей період становив приблизно 8 000 тонн, але структури попиту в різних регіонах значно відрізнялися: на ринку США домінувала авіаційно-космічна галузь, тоді як в Азії лідирували товари для спорту. Зменшення оборонного бюджету США призвело до серйозного надлишкового виробництва; до 1991 року половина національних потужностей простаювала, а такі компанії, як Courtaulds і BASF, вийшли з ринку.

Японські компанії продовжували розширення, увійшовши на європейський та американський ринки шляхом злиття та поглинання. До 1995 року Японія контролювала 62% світових потужностей з виробництва вуглецевих волокон, отримавши чітку перевагу.

Відновлення та нові перспективи

Після 1995 року, із зростанням попиту на легкі матеріали в цивільній авіації, а також подальшого розвитку ринків вітрової енергетики та спортивних товарів, світова індустрія вуглепластику поступово відновилася. Американські компанії, використовуючи проект TRP для зниження технічних витрат, повернулися до шляху зростання; Європа стала більш залежною від іноземних інвестицій після виходу місцевих гравців. У майбутньому, із зростанням попиту на легкі матеріали в таких нових галузях, як електромобілі та нові види енергії, очікується розширення сфери застосування вуглепластику.

Висновок

Шлях вуглепластику від лабораторного матеріалу до ключової сировини в різних галузях включав технологічні прориви, коливання ринку та міжнародну конкуренцію. Японія зайняла провідне становище завдяки постійним інвестиціям у технології та розширенню ринку, США поступово відновили свою конкурентоспроможність завдяки підтримці державної політики, а Європа переживає структурні зміни. У майбутньому, зі зниженням вартості та появи нових сфер застосування, вуглепластик матиме ще важливішу роль у галузях зеленої енергетики, транспорту тощо.

Використовуючи століття матеріалознавства, зміцнюємо сьогоднішні основи

Від наукових досліджень XIX століття до сучасних передових технологій по всьому світу — еволюція вуглепластику є історією невпинного прагнення до міцності та легкості. Ми шануємо цю відданість і втілюємо її в кожному виробленому нами волокні.

Доктор Посилення глибоко розуміє спадщину та інновації технології вуглепластику. Ми маємо не лише сучасну виробничу базу площею 8000 квадратних метрів, але й потужний потужний потенціал для виробництва 50 000 тон вуглецевого волокна щодня. Це забезпечує стабільні та надійні рішення для підсилення для мільйонів клієнтів по всьому світу — від великих інфраструктурних проектів до покращення безпеки житлових будівель.

Уся наша продукція відповідає Міжнародній системі якості ISO-9001 та Сертифікації CE ЄС , відповідаючи світовим стандартам. Ринок — це остаточне випробування: повторні закупівлі майже половиною наших клієнтів є наймогутнішим підтвердженням нашої обіцянки «якість гарантовано».

Вибираючи Dr. Reinforcement, ви обираєте:

Глибоку технічну спадщину: Ми стоїмо на передовому краю матеріалознавства, дозволяючи історичним Накопиченням до посилювати ваші проекти.

Надійність, якій можна довіряти: Міжнародні подвійні сертифікації забезпечують спокій при кожному підсиленні.

Багаторазово доведена відмінність: Мільйони клієнтів по всьому світу та майже 50% показник повторних покупок свідчать про довіру.

Незалежно від того, з якими викликами стикається ваш проект, Dr. Reinforcement має рішення з вуглепластикової тканини, щоб забезпечити найміцнішу підтримку.

Зв'яжіться з Dr. Reinforcement уже сьогодні, і дозвольте нам надати вашому проекту непохитну міцність завдяки нашим можливостям!

Електронна пошта：[email protected]

Whatsapp:86 19121157199