Instytut Materiałów w Ningbo Chińskiej Akademii Nauk, zespół ds. wysokowydajnych włókien węglowych i ich kompozytów (wcześniej znany jako Instytut Materiałów Ningbo Chińskiej Akademii Nauk, Oddział Specjalistycznych Włókien, zwany dalej „Instytutem Materiałów Ningbo, Zespołem ds. Włókna Węglowego ") została założona w 2008 roku, koncentrując się na wysokowydajnej lokalizacji badań technologicznych i rozwoju włókien węglowych, po ponad 10 latach rozwoju, zespół powołujący się na Krajowe Laboratorium Inżynieryjne Komisji Rozwoju i Reform, testowanie i charakterystykę włókien węglowych platforma Komisji Rozwoju i Reform, Laboratorium Inżynierii Prowincji Zhejiang i inne platformy w celu utworzenia systemu technicznego z całkowicie niezależnymi prawami własności intelektualnej w trzech głównych dziedzinach. Po ponad dziesięciu latach rozwoju zespół utworzył trzy główne systemy techniczne z całkowicie niezależnymi praw własności intelektualnej, powołując się na Komisję Krajowego Laboratorium Inżynieryjnego ds. Rozwoju i Reform (NDRC), Platformę Testowania i Charakteryzowania Włókien Węglowych NDRC oraz Laboratorium Inżynieryjne prowincji Zhejiang:
Wysokowydajna technologia przygotowania włókien węglowych: zespół dysponuje Krajowym Laboratorium Inżynieryjnym Technologii Przygotowania Włókien Węglowych w NDRC, Prowincjonalnym Laboratorium Inżynieryjnym ds. Technologii Wysokosprawnego Uprzemysłowienia Włókien Węglowych w Zhejiang (Centrum Badawcze) i innymi platformami oraz dokonał przełomu w kluczowych przygotowaniach technologie produkowanych w kraju włókien węglowych klasy T800-i klasy T1000-o wysokiej wytrzymałości i średnim module oraz kluczowe technologie przygotowania produkowanych w kraju włókien węglowych M40J, M50J, M55J, M60J i M65J o wysokiej wytrzymałości i wysokomodułowych włókien węglowych. Kluczowa technologia przygotowania wysokowytrzymałych i wysokomodowych włókien węglowych klasy M40J, M50J, M55J, M60J, M65J, a także kluczowa technologia nowej generacji wysokowytrzymałych, wysokomodowych i wysokorozciągliwych włókien węglowych M30X, Typ M40X, M50X, M55X.
Wysokowydajna technologia testowania i charakteryzowania włókien: zespół jest właścicielem platformy do testowania i charakteryzowania włókien węglowych Narodowej Komisji Rozwoju i Reform oraz „Wysoko wydajnej platformy do przygotowywania i charakteryzowania włókien (Ningbo)” Chińskiego Stowarzyszenia Przemysłu Włókien Chemicznych itp. Zespół stworzył i udoskonalił profesjonalny system testowy do wysokowydajnego testowania włókien węglowych i opracował następujące technologie: włókna węglika krzemu, włókna aramidowe, włókna poliimidowe, włókna szklane, włókna bazaltowe i włókna poliwęglanowe. Opracowaliśmy różnorodne metody testowania włókien, obejmujące włókna węglika krzemu, włókna aramidowe, włókna poliimidowe, włókna szklane, włókna bazaltowe i inne metody testowania włókien, świadcząc usługi testowania i charakteryzowania dla dziesiątek krajowych przedsiębiorstw, instytucji i szkół wyższych i uniwersytetów zajmujących się badaniami naukowymi.
Proces i technologia przetwarzania prepregu włókien węglowych: zespół dysponuje profesjonalną, wysokowydajną platformą do procesu i produkcji prepregu włókien węglowych, która może wykonywać różnego rodzaju usługi oceny i produkcji procesów prepregu włókien węglowych, w oparciu o zapotrzebowanie na wysokiej klasy ultracienkie prepregi w różnych dziedzinach, w styczniu 2024 r. na platformie z powodzeniem opracowano dwa modele wysokomodułowych włókien węglowych CNI QM40 (gatunek M40J) i CNI QM55 (gatunek M55J). Ultracienkie prepregi, umożliwiające produkcję seryjną, a także świadczenie usług takich jak projektowanie strukturalne, analiza i przetwarzanie różnych materiałów kompozytowych.
Oprócz powyższych technologii zespół NIMR zajmujący się włóknami węglowymi opracował także szereg produktów technicznych, takich jak tanie włókna węglowe na bazie akrylu, metalizowane włókna węglowe, termoplastyczne środki zaklejające odporne na wysokie temperatury oraz środki natłuszczające surowy jedwab w celu zaspokojenia potrzeb klientów. W tym numerze przedstawiono technologię metalizowanych włókien węglowych.
1Zaplecze technologiczne
Ze względu na swoje doskonałe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość, wysoki moduł i odporność na korozję, włókno węglowe na bazie PAN jest szeroko stosowane w kompozytach z osnową żywiczną, kompozytach z osnową ceramiczną i kompozytach z osnową metalową. Dzięki zastosowaniu włókna węglowego do wzmocnienia metalowej osnowy można poprawić właściwości mechaniczne materiału kompozytowego, ale jednocześnie zachować zaletę lekkości, dzięki czemu ma on szerokie perspektywy zastosowania w przemyśle lotniczym i motoryzacyjnym.
Obecnie istnieje ogólny problem słabej zwilżalności pomiędzy włóknem węglowym a osnową metalową, na przykład w kompozytach z osnową aluminiową wzmocnioną włóknem węglowym stop aluminium trudno w pełni infiltruje kabel włókna węglowego, przez co jest on słabo związany z powierzchnią styku z osnową, a włókna węglowe nie mogą odgrywać działania wzmacniającego, co ogranicza ekspansję pola kompozytów z metalową osnową wzmocnioną włóknami węglowymi.
Metoda galwanizacji umożliwia osadzanie warstwy metalu na powierzchni włókna węglowego z dużą prędkością, w porównaniu z włóknem węglowym o standardowym module T300/T700, włóknem węglowym o średnim module T800/T1000 i włóknem węglowym o wysokim module z zawartością węgla przekraczającą 99%, przewodność wynosi oczywiście lepszy i bardziej sprzyja osadzaniu się metalu podczas galwanizacji.
2Dane techniczne
Zespół Instytutu Materiałów i Włókna Węglowego w Ningbo dysponuje kompletnym zestawem urządzeń do ciągłego osadzania powierzchniowego, a niezależne badania i rozwój wysokomodułowego włókna węglowego jako surowca opracował technologię metalizacji powierzchni włókna węglowego online.
Po równomiernym wprowadzeniu elektrochemicznej obróbki galwanicznej na powierzchnię włókna niklowego, miedzi, aluminium i innych różnych rodzajów galwanizacji, można kontrolować grubość platerowania; jednocześnie właściwości mechaniczne poddanego obróbce włókna węglowego prawie nie tracą, a przewodność znacznie się poprawia. Testowana rezystancja metalizowanych włókien węglowych wynosi zaledwie 2 omy na metr; technologia ta ma zastosowanie do metalizacji włókien węglowych 1-24K.
Potencjalne zastosowania: Metalizowane włókno węglowe może zaspokoić potrzeby zastosowań w lotnictwie i kosmonautyce, takich jak anteny, czujniki, ekranowanie elektromagnetyczne, pola energetyczne, takie jak wirniki silników o dużej prędkości, elektryczne materiały grzewcze i przewody medyczne.
3 Podstawowe patenty i metody współpracy
1), Patent na wynalazek CN114775274A Sposób i urządzenie do ciągłej metalizacji powierzchni włókna węglowego (autoryzowane)
Twórcy patentów: Qian Xin, Ma Hongbo, Jin Lu, Zhang Yonggang, Wang Xuefei, Zhong Junjun, Zhi Jianhai
Niniejszy wynalazek dotyczy dziedziny techniki obróbki powierzchni włókna węglowego i ujawnia sposób i urządzenie do ciągłej metalizacji powierzchni włókna węglowego, które umożliwia ciągłe przygotowanie metalizacji powierzchni włókna węglowego przy użyciu prostego sprzętu i krótkiego cyklu obróbki.
2), Patent na wynalazek CN112861337B Metoda przewidywania temperatury powierzchni włókna węglowego po nagrzaniu linią włoska włókna węglowego (autoryzowane)
Twórcy patentu: Su Hongming, Zhang Yonggang, Yu Shuixin, Wo Junkang, artykuł jabłko
Niniejszy wynalazek ujawnia sposób przewidywania temperatury powierzchni włoska włókna węglowego po nagrzaniu, wykorzystujący metodę modelu matematycznego do przewidywania temperatury powierzchni włoska włókna węglowego po nagrzaniu i stosując tę metodę do zmniejszania liczby połączeń włosków włókna węglowego i poprawiania długość linii włosów z włókna węglowego, aby uzyskać efekt prostej konstrukcji, poprawy bezpieczeństwa i estetyki oraz obniżonych kosztów i wagi.