Das Vergangenheit und gegenwärtige Leben von Kohlefasern

September 01, 2023

1 . Die Geburt von Kohlefaser

Kohlefaser als beliebtes Material ist heutzutage als "schwarzes Gold" bekannt. Wissen Sie, wie es entdeckt wurde? Bereits in den 1870er Jahren wurde Kohlefaser erfunden. Mit der Reife der Vakuumtechnologie erfand Swan die Glühlampe und erhielt 1878 ein Patent. 1879 erfand Edison eine Glühlampe mit Kohlefaser als Filament. Er prägt Naturfasern wie Basswood Rinde, Jute, Manila -Hanf und Hanf und backt sie dann bei hohen Temperaturen. Diese Cellulosefasern werden dann in Kohlenstofffasern kohlensäure karbonisiert. Edisons "Carbon Fiber Filament Manufacturing Technology für Glühbirnen" wurde 1892 in den Vereinigten Staaten patentiert.

incandescent lamp and Thomas Edison

2 . Das Auftreten von synthetischen Kohlenstofffasern und chemischen Fasern

Im frühen 20. Jahrhundert tauchten künstliche Fasern wie Acetat und Viskose insbesondere Mitte des 19. Jahrhunderts auf. Die Kommerzialisierung von chemischen Fasern wie Polyvinylchlorid, Polyamid und Polyacrylonitril lieferte eine Voraussetzung für die Entwicklung leistungsstarker Kohlenstofffasern in den USA. Mitte der 1950er Jahre erfand Amerikaner William F. Abbott eine Methode zur karbonisierenden synthetischen Fasern, um die Leistung von Kohlenstofffasern zu verbessern. Abbotts Erfindung behauptet, dass sie die Kohlenstoffdichte und Härte von Kohlenstofffasern erhöhen und ihre Morphologie beibehalten können, ohne unter mechanischer Kraft beschädigt zu werden. Und der Durchmesser ist feiner, die Oberfläche ist sauberer und die Flexibilität und Elastizität ist besser. Faserdurchmesser und Leistung können entworfen und kontrolliert werden. Die Rohstoffe müssen Cellulosefasern und synthetische Fasern wie Viskose, Kupferammoniak und saponifizierte Essigsäure regeneriert werden, und natürliche Fasern können nicht verwendet werden.

3 . Das Auftreten von Kohlenstofffasern mit hoher Leistung

Die moderne Ära von Carbonfasern begann 1956, als Union Carbide das Palmer Technology Center in den Vororten von Cleveland eröffnete, einer der wichtigsten Labors des Unternehmens, basierend auf den beliebten Labors der Universitätsstil der 1940er bis 1950er Jahre und jung zusammen, junge Wissenschaftler mit unterschiedlichem Hintergrund aus verschiedenen Regionen. 1959 erfanden Wissenschaftler des Palmer Technology Center die Vorbereitungstechnologie von Kohlenstofffasern auf künstlicher Seidenbasis. 1960 erhielt Beckens Entdeckung und Erfindung von Graphit -Whiskers ein US -Patent. Becken glaubte zu der Zeit, dass die Vorbereitung von Graphit -Whiskern nur eine Laborleistung war, und es gab noch einen langen Weg, seine Prinzipien zu nutzen, um praktische Kohlenstofffasern zu erzeugen. Das nächste Jahrzehnt der Forschung zielt darauf ab, eine kostengünstige und effiziente Produktion von Hochleistungs-Kohlefasertechnologie mit Graphit-Whisker-Eigenschaften zu erhalten.

Roger Becken's Technical Patent for Graphite Whiskers

4. Carbonfasertechnologie auf Polyacrylnitrilbasis

Rayon, Polyacrylnitril oder Asphalt sind die drei Hauptvorläufer von Kohlenstofffasern. Unter ihnen ist die umfassende Leistung von Kohlenstofffasern auf Acrylonitrilbasis besonders hervorragend und sie haben in vielen Bereichen künstliche Kohlenstofffasern auf Seidenbasis ersetzt. Wissenschaftler aus Großbritannien und Japan entwickelten die ersten, die reine Acrylnitrilpolymere entwickelten. Während der Verarbeitung können die kontinuierlichen Kohlenstoff- und Stickstoffatomketten in ihren molekularen Ketten hoch orientierte Graphit -ähnliche Schichten bilden, wodurch die Nachfrage nach heißer Dehnung verringert wird.

1961 entwickelte Akio Fujito vom Japan Institute of Industrial Technology im Labor, der dreimal höher war als der Modul von Rayon -basierten Kohlenstofffasern, mit einem Modul von 140 GPa. Die Erfindung von Akio Kando wurde schnell gefördert, und die japanische Industrieunternehmen in Toray entwickelte hervorragende Acryl -Vorläuferfasern der Leistung und etablierte eine Carbonfaser -Pilotanlage, wodurch eine führende Position in Pan -Based Carbon -Fasertechnologie einnimmt.