Ogljikova vlakna, ki se uporabljajo v prevozu
● Avtomobilski deli iz ogljikovih vlaken
Uporaba kompozitnih delov ogljikovih vlaken temelji predvsem na naslednjih premislekih:
Ena je za lahko telo. Gostota ogljikovih vlaken je nizka v primerjavi z zmanjšanjem teže ogljikovega jekla za 50%, v primerjavi z zmanjšanjem teže strukture magnezija / aluminijeve zlitine za 30%;
Drugič, visoka integracija. Prosto modeliranje, močna oblikovalnost, lahko doseže racionalno in ukrivljeno površino, lahko zmanjša vrste delov in naložbe v orodje;
Tretjič, izboljšanje učinkovitosti proizvodnje. Zamenjajte žigosanje in varjenje s postopkom stiskanja in lepljenja, prihranite naložbo proizvodne linije, matrice in napeljave;
Četrtič, izboljšanje varnostne učinkovitosti avtomobilov. Ogljikovo vlakno ima visoko utrujenost (do 70% ~ 80% konstrukcijske obremenitve), težišče pade po zmanjšanju teže in stabilnost delovanja je višja.
Poleg tega je zmogljivost absorpcije energije trka ogljikovih vlaken 6-7-krat večja od jekla in 3-4-krat večja od aluminija. Petica je izboljšanje udobja avtomobilov. Višje dušenje vibracij, splošno zmanjšanje hrupa avtomobila ima očiten učinek, povečuje udobje potnikov.
Od originalnega avtomobila do visokokakovostnih gospodarskih vozil in bolj priljubljenih v zadnjih letih, novih energetskih vozilih, uporaba korakov delov ogljikovih vlaken se nikoli ne ustavi, kot je wuxi modrost na novih materialih, v skladu z zahtevami nove energetske avtomobilske proizvodnje ogljikovih vlaken električne baterije ohišja so kompoziti ogljikovih vlaken v tipičnih primerih uporabe, na novih energetskih vozilih v vidikih, kot je izguba teže, odporni na udarce, učinkovito izboljšal učinkovitost novih energetskih vozil.
● Ogljikovo vlakno v vlaku za visoke hitrosti
Lahka rešitev železnice za visoke hitrosti se je vedno osredotočala na dve vprašanji: ena je, da morajo biti lahki materiali dovolj varni; drugi je poskušati biti čim bolj lahek pod predpostavko zagotavljanja varnosti, da bi dosegli večjo zmogljivost in večjo učinkovitost prevoza.
Od nabojnih vlakov s hitrostjo 400 km/h ali več, dvonadstropnih vlakov do visokohitrostnih vlakov maglev s hitrostjo 600 km/h, železniških in drugih železniških vozil za visoke hitrosti se razvijajo v smeri visokohitrostnih, učinkovitih, zelenih, inteligentnih in drugih ciljev. Med njimi imajo ključno vlogo telesni materiali, ki so lahki in močni. Izbrani materiali karoserije avtomobila, v trdnosti, togosti, odpornosti proti utrujenosti, korozijski odpornosti in požarni zmogljivosti, so nenehno optimizirani, kompozitni material iz ogljikovih vlaken ima prednosti lahke teže, zmanjšanja udarcev, dvižne obremenitve, visoke vremenske odpornosti, visoke zanesljivosti, visoke razpoložljivosti, visoke življenjske dobe, malo vzdrževanja in tako naprej so postopoma prejeli pozornost.
Upravljalna plošča voznika kabine iz ogljikovih vlaken, sedežni deli iz ogljikovih vlaken, pregradne plošče iz ogljikovih vlaken itd., saj se bo kompozitni material iz ogljikovih vlaken, ki se uporablja v tirnih vozilih z visokimi hitrostmi, kot je delež vedno večjih, wuxi modrosti o novem materialu, soočal tudi s tehničnimi zahtevami, to tudi pri praktično tudi pri vožnji domačega kompozitnega materiala iz ogljikovih vlaken, ki se uporablja hitreje.
●Deli zrakoplovov iz ogljikovih vlaken
Kombinirani material iz ogljikovih vlaken kot trdnost, visoka togost, dobra odpornost proti utrujenosti in odpornost proti koroziji, lahko oblikuje, spodbuja učinkovitost strukture, ne samo lahko izboljša varnost zrakoplova, gospodarnost, udobje in varstvo okolja, lahko tudi bistveno izboljša učinkovitost goriva zrakoplova, trenutno v aplikaciji izvaja znaten delež civilnih zrakoplovov.
Hkrati pa uporaba kompozitov ogljikovih vlaken v letalih predstavlja tudi nove tehnične izzive. V primerjavi s tradicionalno kovinsko strukturo ima kompozitna struktura iz ogljikovih vlaken anizotropijo, zaradi njene krhkosti pa se bistveno razlikuje od običajnih kovinskih materialov v smislu deformacije pod obremenitvijo, poškodbnega mehanizma in načina okvare. Prebiti je treba vrsto tehničnih težav, kot so analiza povezave, stabilnost, toleranca poškodb, padljivost, velika odprtina, zaščita pred strelami, požarna odpornost, proti ledenitvi, analiza vmesnega sloja itd.
Pri celotni optimizaciji aerodinamike, konstrukcije in materialov se bodo uporabljale prebojne tehnologije okvirja in pogonskega pogona za zmanjšanje aerodinamičnega upora in varčevanje z gorivom. Vendar pa je pri letenju pri nadzvočni in ultra visoki hitrosti zvoka očiten visokotemperaturni učinek strukture telesa, kar ne zahteva le integrirane strukturne zasnove naprednih kompozitnih materialov, kot so ogljikova vlakna, ampak jih naredi tudi lažje, bolj odporne na poškodbe in visoke temperature.
Strogi so tudi ne samo deli karoserije, notranji deli letala materialnih zahtev. Plošča okvirja sedeža iz ogljikovih vlaken, ki jo zagotavlja wuxi zhicang nova materialna tehnologija co., ltd. za določeno vrsto civilnih zrakoplovov, poleg močnega zmanjšanja teže sedeža, da bi lahko prenesli 6-8 let visokofrekvenčnega tlaka, vendar tudi določen zaviralec gorenja, ki vse predstavljajo visoke zahteve za praktično uporabo kompozitnega materiala iz ogljikovih vlaken.
Ogljikovo vlakno se pogosto uporablja na področju športnih izdelkov in ima številne prednosti
Ogljikovo vlakno se pogosto uporablja na področju športnih izdelkov in ima številne prednosti.
Tukaj je nekaj glavnih aplikacij:
1. Kolesa:
- Izdelava okvirja: ogljikova vlakna so idealen material za izdelavo okvirjev koles. Lahko ustvari zelo lahek, a izjemno močan okvir, ki močno zmanjša skupno težo kolesa, kar omogoča voznikom lažje vožnjo, zlasti pri plezanju in vožnji na dolge razdalje. Nekatera visokokakovostna dirkalna kolesa na primer uporabljajo okvirje iz ogljikovih vlaken za doseganje višjih hitrosti in boljše zmogljivosti vodenja.
- Deli: Poleg okvirja, drugi deli kolesa, kot so krmilo, sedežne cevi in kolesa, uporabljajo tudi ogljikova vlakna. Krmilo iz ogljikovih vlaken lahko zagotovijo boljšo togost in vodljivost, cev sedeža pa je mogoče nastaviti glede na potrebe voznika. Je lahka in ne bo dodala preveč bremena kolesu. Kolesa iz ogljikovih vlaken imajo visoko trdnost in nizek moment vztrajnosti, kar lahko izboljša zmogljivost pospeševanja in vozno hitrost kolesa.
2. palice za golf:
- Gred: Golf palice z gredmi iz ogljikovih vlaken postajajo vedno bolj priljubljene. V primerjavi s tradicionalnimi kovinskimi gredmi so gredi iz ogljikovih vlaken lažje, kar lahko zmanjša breme zamahka igralca in poveča hitrost zamahka, s čimer se poveča razdalja in natančnost strela. Poleg tega imajo ogljikova vlakna visoke značilnosti blaženja, ki lahko absorbirajo del vibracij pri udarcu na žogo, zaradi česar se igralec počuti bolj udobno.
- Klubska glava: ogljikova vlakna se uporabljajo tudi v klubski glavi palic za golf. Materiali iz ogljikovih vlaken se lahko uporabljajo za povečanje trdnosti in stabilnosti glave palice, tako da lahko glava palice bolje prenese udarno silo pri udarcu na žogo in zmanjša možnost deformacije in poškodb.
3. Ribiška palica:
- Glavna struktura: Ribiške palice iz ogljikovih vlaken imajo značilnosti visoke trdnosti, visokega modula in lahke teže, lahko prenesejo velike natezne in upogibne obremenitve ter so lahke v teži, kar je primerno za ribiče, da držijo in delujejo dolgo časa. Ne glede na to, ali gre za morski ribolov ali sladkovodni ribolov, ribiške palice iz ogljikovih vlaken lahko zadovoljijo potrebe različnih ribolovnih scen.
- konica palice: konica palice je ključni del ribiške palice in ima visoke zahteve za občutljivost in fleksibilnost. Uporaba materialov iz ogljikovih vlaken lahko naredi konico palice bolj občutljivo, natančno zazna signal rib, ki grizejo kavelj, in izboljša stopnjo uspešnosti ribolova. Hkrati lahko fleksibilnost ogljikovih vlaken zagotovi tudi, da konice droga ni enostavno zlomiti, če je izpostavljena zunanji sili.
4. Raketi:
- Teniški loparji: teniški loparji iz ogljikovih vlaken imajo dobro togost in elastičnost ter lahko zagotavljajo močno podporo moči in dobro zmogljivost nadzora žoge pri udarcu z žogo. Materiali iz ogljikovih vlaken lahko naredijo porazdelitev teže teniških loparjev bolj enakomerno, izboljšajo stabilnost in ravnotežje loparjev ter naredijo igralce natančnejše in močnejše pri udarcu z žogo.
- Badminton loparji: Za badminton loparje lahko uporaba ogljikovih vlaken zmanjša težo loparja, poveča hitrost nihanja in fleksibilnost. Hkrati lahko visoke trdnosti ogljikovih vlaken zagotovijo, da lopar ni enostavno deformirati in poškodovati pod hitrimi gugalnicami in pogostimi udarci, kar podaljša življenjsko dobo loparja.
- loparji za pickleball: loparji za pickleball iz ogljikovih vlaken so lahki in elastični, kar zagotavlja igralcem boljšo izkušnjo udarjanja, kar omogoča igralcem, da so bolj priročni pri udarjanju žoge in boljši prikaz svoje tehnične ravni.
5. Oprema za šport na ledu in snegu:
- Smuči: smuči iz ogljikovih vlaken so močne in lahke, kar lahko zmanjša skupno težo in hkrati zagotavlja togost smuči, zaradi česar so smučarji prilagodljivi in prosti med drsenjem ter lažje nadzorujejo hitrost in smer. Poleg tega imajo karbonska vlakna dobro zmogljivost absorpcije udarcev, kar lahko zmanjša vibracije smučarjev med drsenjem in izboljša udobje.
- Drsalke: Karbonska vlakna se lahko uporabljajo za povečanje strukturne trdnosti in stabilnosti drsalk, tako da lahko drsalke ohranijo dobro zmogljivost pri visokih hitrostih drsenja in ostrih zavojih ter zmanjšajo deformacije in poškodbe drsalk. Hkrati lahke lastnosti ogljikovih vlaken lahko zmanjšajo tudi celotno težo drsalk in povečajo hitrost drsenja športnikov.
6. Drugi športni izdelki:
- Športni čevlji: Nekateri vrhunski športni čevlji uporabljajo materiale iz ogljikovih vlaken v podplatih, zgornjem delu in drugih delih. V podplatih lahko ogljikova vlakna zagotovijo dobro podporo in stabilnost, zmanjšajo utrujenost stopal; V zgornjem delu lahko ogljikova vlakna povečajo moč in zračnost zgornjega dela ter izboljšajo udobje in vzdržljivost športnih čevljev.
- Čelade: Čelade iz ogljikovih vlaken so lahke in močne, kar lahko ščiti glave športnikov, hkrati pa zmanjša obremenitev glave, izboljša njihovo udobje in zmogljivost. Na primer, čelade iz ogljikovih vlaken se pogosto uporabljajo v športih, kot so kolesa, motorna kolesa in rolkanje.
- Oprema za lokostrelstvo: ogljikova vlakna se lahko uporabljajo za izdelavo opreme za lokostrelstvo, kot so loki in puščične gredi. Loki iz ogljikovih vlaken imajo visoko trdnost in elastičnost in lahko zagotovijo stabilno lokostrelstvo; puščične gredi iz ogljikovih vlaken so lahke in ravne, kar lahko izboljša hitrost letenja in natančnost puščic.
Ogljikovo vlakno ima širok spekter aplikacij na področju ojačitve stavb
Ogljikovo vlakno ima širok spekter aplikacij na področju ojačitve stavb,
Odražajo se predvsem v naslednjih vidikih:
I. Prednosti
1. visoka trdnost in visoka togost: Trdnost materialov iz ogljikovih vlaken je veliko višja od trdnosti tradicionalnih gradbenih materialov, kot je jeklo. Močno lahko izboljša nosilnost stavb, ne da bi bistveno povečala težo konstrukcije.
2. odpornost proti koroziji: ogljikova vlakna imajo odlično odpornost proti koroziji in jih ne korozirajo kemikalije, kot so kisline in alkale. Primeren je za gradnjo ojačitve v različnih težkih okoljih.
3. priročna konstrukcija: krpa ali pločevina iz ogljikovih vlaken je lahka, mehka, enostavna za rezanje in lepljenje, postopek gradnje pa je preprost in hiter, kar lahko močno skrajša obdobje gradnje.
4. Brez vpliva na videz stavbe: Ker se materiali iz ogljikovih vlaken lahko prilepijo na površino konstrukcije zelo tanko, je vpliv na videz stavbe majhen.
II. Scenariji aplikacij
1. ojačitev starih stavb: Za stavbe z dolgo zgodovino in poškodovanimi konstrukcijami, kot so tramovi, stebri, talne plošče itd., se lahko ogljikova vlakna uporabljajo za ojačitev, da se izboljša njihova varnost in trajnost.
2. popravilo stavb na potresnih območjih: Po naravnih nesrečah, kot so potresi, se ogljikova vlakna lahko uporabljajo za hitro popravilo poškodovanih stavb in obnovo njihovih funkcij uporabe.
3. ojačitev mostov: Mostovi imajo lahko razpoke, deformacije in druge težave pri dolgotrajni uporabi. Ogljikova vlakna lahko učinkovito okrepijo strukturo mostu in izboljšajo nosilnost in stabilnost.
4. ojačitev posebnih stavbnih konstrukcij: Na primer, velike prostorske konstrukcije in visoke konstrukcije, ogljikova vlakna lahko izpolnijo svoje zahteve za visoko trdnost in lahkotnost.
III. Postopek gradnje
1. površinska obdelava: Očistite in polirajte površino konstrukcije, ki jo je treba ojačati, odstranite olje, prah in ohlapen beton itd., da zagotovite, da imajo ogljikova vlakna dobro oprijem na površino konstrukcije.
2. nanesite temeljni premaz: nanesite temeljni premaz na obdelano površino strukture, da povečate oprijem med ogljikovimi vlakni in strukturo.
3. lepite ogljikova vlakna: prilepite krpo ali pločevino iz ogljikovih vlaken na površino konstrukcije v skladu z zahtevami oblikovanja in jo kompaktirajte s posebnimi orodji, da zagotovite, da se ogljikova vlakna tesno prilegajo strukturi.
4. površinska zaščita: Po lepljenju ogljikovih vlaken se lahko površinska zaščita izvede po potrebi, kot je uporaba barve proti požaru, protikorozijske barve itd., da se izboljša trajnost in varnost ogljikovih vlaken.
Aramidna vlakna, ki se uporabljajo v gasilski obleki
Kot osnovni sestavni del gasilskih zaščitnih oblačil so še posebej pomembne zahteve glede učinkovitosti zaviralca gorenja. Pojav metaaramidnih vlaken je omogočil nadgradnjo gasilnih oblačil. Gasilcem omogoča, da popolnoma odpravijo okorne gasilske obleke, ki imajo samo usnje, težko volno in platno, ter dosežejo izboljšave zmogljivosti tkanin in oblog.
Trenutno se gasilci, gasilske obleke, gasilske obleke iz metaaramidnih barvnih vlaken uporabljajo v različnih gasilskih sistemih. Meta-aramidna barvna vlakna so opremljena tudi z oboroženo policijsko gozdno gasilsko uniformo.
Zaradi svoje odlične zmogljivosti se meta-aramid pogosto uporablja v metalurgiji, gradbeništvu, ladjedelništvu, nafti, kemikaliji, gozdarstvu, požarni zaščiti, vojaškem in drugih področjih in je postal najboljša izbira za obdelavo vseh vrst posebnih zaščitnih oblačil.
Firefighters have a heavy load to bear — their turnout gear shouldn’t
add to it. So Aramid fibers help manufacturers create fire resistant
liners, outer shells, and accessories that not only stand up to the
thermal hazards they may face, but also help them get the job done
without getting in the way of mobility.
Unlike other materials and fibers available, gear and
accessories made with meta aramid fiber are inherently flame-resistant and
won’t melt, drip, or support combustion in the air. And the thermal
protection off is permanent — its superior flame
resistance cannot be washed out or worn away. Para aramid helps
manufacturers enhance the overall durability and strength of lightweight
turnout gear outer-shell-and-thermal-liner systems. It is five times
stronger than steel on an equal weight basis, yet is lightweight,
comfortable, and thermally protective.
Obe inovativni vlakni se nahajata v vsaki plasti večine prestav za končno zaščito:
●Zunanja lupina
Meta aramid and Para aramid fibers are engineered together and sometimes
with other high-temperature fibers to form materials that help stand
up to heat, stay strong, and protect the inner components. Para aramid
filament is engineered into premium fabrics to help reduce fabric
profile while strengthening fabrics to new levels of performance.
●Ovira za vlago
Fabrics made of meta aramid fiber and non-wovens help
the most trusted and reliable moisture barrier manufacturers provide
strong flame-resistant substrates for their liquid-impermeable films.
The moisture barrier helps protect against the intrusion of water,
chemicals, and viral agents. These barriers are also breathable, which
allows metabolic heat to escape and helps reduce the overall heat stress
during strenuous activities.
●Toplotne obloge
Meta aramid and Para aramid fiber batts and the meta aramid non-wovens are combined
with face cloths made with meta aramid and para aramid fiber to help provide
durable, flexible, heat-insulating components. Thermal liners made with
multi-layer meta aramid non-wovens are among the thinnest, most
flexible, most breathable components on the market. Face cloths using para aramid filament yarns help reduce surface friction, improving overall
garment mobility. Water-wicking or -repellent finishes on individual
layers improve moisture management and reduce garment-drying time.
Aerogel: Odličen material za upravljanje toplote, ni več treba skrbeti za spontano zgorevanje novih energetskih vozil!
Z prihodom poletja se nova energetska vozila soočajo z večjimi tveganji. Pod visoko temperaturo se občasno pojavijo novice o spontani zgorevanju.
Čeprav je spontano zgorevanje novih energetskih vozil podobno Schrödingerjevi mački, se to morda ne zgodi, vendar zaradi možne nevarnosti ljudje še vedno zadržujejo v strahu.
Zakaj se nova energetska vozila spontano vžgejo? Je kakšna rešitev?
Spontano zgorevanje ni nevidno, krivec je pregrevanje baterije
Mnogi ljudje bodo imeli za samoumevno, da je spontano zgorevanje novih energetskih vozil posledica previsoke temperature motorja ali vročega zunanjega ohišja, dejansko pa je večina spontanega zgorevanja čistih električnih vozil posledica baterije.
Obstaja veliko vrst baterij za shranjevanje energije za novo energijo
Kot so nikelj-kovinske hidridne baterije, natrijeve-žveplove baterije itd., vendar so najbolj znane litijeve baterije.
V procesu polnjenja in praznjenja, s povečanjem gostote energije, se poveča tudi tveganje toplotnega bega. Če se v tem času zgodi trčenje avtomobila, se baterija deformira, membrana raztrga in vnetljiv elektrolit pušča, kar lahko povzroči kratek stik elektrificirane opreme. pride do spontanega zgorevanja.
Poleg razpoke in gorenja baterije, ki jo povzroči zunanji trk, bo litijeva baterija po ponavljajočem se polnjenju tvorila tudi blokado znotraj. Ko tok preide, bo prišlo do kratkega stika, kar povzroči požar.
Ker je struktura akumulatorja večine novih energetskih vozil baterijski paket, sestavljen iz majhnih baterij, če baterija s kratkim stikom nima nobenih zaščitnih ukrepov, se bo hitro razširila na celotno baterijo in celo povzročila eksplozijo.
Majhni kosi se uporabljajo tudi za velike namene, aerogel pa je postal ključna tehnologija za reševanje problema
Verižna reakcija spontanega zgorevanja baterije, ki jo povzroči majhna baterija, lahko močno izboljša varnost novih energetskih vozil, če je branjena in zaščitena pred virom.
Če baterijo ovijemo s toplotno izolacijskim materialom, tudi če pride do kratkega stika, to ne bo vplivalo na druge baterije in se ne bo širilo na celotno vozilo.
Najboljši material za toplotno upravljanje za ovijanje baterij je trenutno mednarodno priznan kot aerogel.
Aerogel je najlažja trdna snov na svetu, vendar ima super toplotno izolacijske lastnosti.
Izgleda kot tanka plast "šibkega vetra", vendar lahko neposredno prenese neposredno gorenje visokotemperaturnih plamenov 60 minut.
Mogoče je, da če je vsaka baterija novega energetskega vozila ovita s plastjo aerogela, tudi če je ena baterija dosegla zelo visoko temperaturo, toplote ne bo prenesla na druge baterije in komponente, zaradi česar se nova energija močno zmanjša.
Hkrati, ker je aerogel izjemno lahek in tanek, lahko le polovica debeline tradicionalnih komponent doseže enak učinek zaščite baterije, ki ne more le uresničiti lahkost avtomobila, temveč tudi močno podaljšati življenjsko dobo baterije, kar lahko reče, da reši problem baterije novega energetskega vozila najboljša tehnologija
Potencialni novi materiali v prihodnosti
Materialna industrija je osnovna industrija nacionalnega gospodarstva, novi materiali pa so predhodnik razvoja materialne industrije. Grafen, ogljikove nanocevi, amorfne zlitine, kovinske pene, ionske tekočine... 20 novih materialov prinaša neomejene možnosti za razvoj materialne industrije.
Danes se znanstvena in tehnološka revolucija hitro razvija, novi materiali in izdelki se z vsakim dnem spreminjajo, hitrost industrijske nadgradnje in zamenjave materiala pa se pospešuje. Povezovanje nove materialne tehnologije z nanotehnologijo, biotehnologijo in informacijsko tehnologijo, povezovanje strukture in funkcije ter inteligentni trend funkcionalnih materialov so očitni.
V prispevku je izbranih 20 novih gradiv na podlagi raziskovalnega napredka znanih raziskovalnih ustanov in podjetij doma in v tujini, znanstvenih in tehnoloških medijskih pregledov ter vročih raziskav industrije. V nadaljevanju so podrobne informacije o ustreznih materialih (brez posebnega vrstnega reda).
1.Grafen
Preboj: Izjemna električna prevodnost, izjemno nizka upornost in izjemno hitra migracija elektronov, desetkrat močnejša od jekla in odlična svetlobna prepustnost.
Razvojni trend: Nobelova nagrada za fiziko 2010 je v zadnjih letih naredila grafen zelo priljubljen na tehnoloških in kapitalskih trgih. V naslednjih petih letih se bo grafen uporabljal v optoelektronskih zaslonih, polprevodnikih, zaslonih na dotik, elektronskih napravah, baterijah za shranjevanje energije, zaslonih, senzorjih, polprevodnikih, letalskem, vojaškem, kompozitnem materialu, biomedicini in drugih področjih bodo doživeli eksplozivno rast.
Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Graphene Technologies, Angstron Materials, Graphen Square, Forsman Technology itd.
2. Aerogeli
Preboj: visoka poroznost, nizka gostota in lahka teža, nizka toplotna prevodnost, odlične toplotne izolacijske lastnosti. Razvojni trend: Novi materiali z velikim potencialom imajo velik potencial na področju varčevanja z energijo in varstva okolja, toplotne izolacije, elektronskih naprav in gradbeništva.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Forsman Technology, W.R. Grace, Japonska Fuji-Silysia Company itd.
3. Ogljikove nanotube
Preboj:visoka električna prevodnost, visoka toplotna prevodnost, visok elastični modul, visoka natezna trdnost itd.
Razvojni trend:elektrode za funkcionalne naprave, nosilce katalizatorjev, senzorjev itd.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element itd.
4. Fullereni
Preboj: z linearnimi in nelinearnimi optičnimi lastnostmi, superprevodnostjo fulerena alkalnih kovin itd.
Razvojni trend:V prihodnosti bo imel pomembne možnosti na področju znanosti o življenju, medicine, astrofizike itd. Pričakuje se, da se bo uporabljal v optoelektronskih napravah, kot so optični pretvorniki, pretvorba signalov in shranjevanje podatkov.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Michigan State University, Xiamen Funa New Materials itd.
5. Amorfne zlitine
Preboj: visoka trdnost in žilavost, odlična magnetna prepustnost in nizka magnetna izguba, odlična tekočina tekočine.
Razvojni trend: v visokofrekvenčnih transformatorjih z nizko izgubo, strukturnih delih mobilne terminalske opreme itd.
Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Liquidmetal Technologies, Inc., Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, BYD Co., Ltd., itd.
6. Pena kovina
Preboj: Lahka teža, nizka gostota, visoka poroznost in velika površina.
Razvojni trend: Ima električno prevodnost in lahko nadomesti področja uporabe, kjer anorganski nekovinski materiali ne morejo prenašati električne energije; ima velik potencial na področju zvočne izolacije in zmanjševanja hrupa.
Glavni raziskovalni inštituti (podjetja): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro itd.
7. Ionske tekočine
Preboj:Ima visoko toplotno stabilnost, široko temperaturno območje tekočine, nastavljivo kislost in alkalnost, polarnost, koordinacijsko sposobnost itd.
Razvojni trend: Ima široke možnosti uporabe na področju zelene kemične industrije, kot tudi na področju biologije in kataliza.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Solvent Innovation, BASF, Lanzhou Inštitut za fiziko, Kitajska akademija znanosti, Tongji University itd.
8. Nanoceluloza
Preboj: dobra biozdružljivost, zmogljivost zadrževanja vode, širok razpon pH stabilnosti; nano-omrežna struktura in visoke mehanske lastnosti itd.
Razvojni trend: Ima velike možnosti v biomedicini, ojačevalcu, papirni industriji, čiščenju, prevodnih in anorganskih sestavljenih živil in industrijskih magnetnih spojinah.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Švedska), itd.
9. Nanodot perovskits
Preboj: Nanodot perovskiti imajo veliko magnetoresistanco, visoko ionsko prevodnost, kataliza za evolucijo in redukcijo kisika itd.
Razvojni trend:V prihodnosti ima velik potencial na področju kataliza, shranjevanja, senzorjev in absorpcije svetlobe.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Apry, AlfaAesar itd.
10. Materiali za 3D tiskanje
Preboj: Spremenite metode predelave tradicionalnih industrij in lahko hitro uresničite oblikovanje kompleksnih struktur itd.
Razvojni trend:Revolucionarna metoda oblikovanja ima velike možnosti na področju kompleksnega oblikovanja struktur in hitrega oblikovanja obdelave.
Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Object, 3DSystems, Stratasys, Farsoon itd.
11. Prilagodljivo steklo
Preboj:Spremenite toge in krhke lastnosti tradicionalnega stekla in uresničite revolucionarno inovacijo prilagodljivosti stekla.
Razvojni trend: V prihodnosti ima področje fleksibilnih zaslonov in zložljivih naprav velike možnosti.
Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Corning Corporation, Schott Group itd.
12. Materiali za samosestavljanje (samozdravljenje)
Preboj: samosestavljanje materialnih molekul, uresničevanje "inteligence" samega materiala, spreminjanje prejšnje metode priprave materiala in spoznavanje spontane oblikovanje določene oblike in strukture samega materiala.
Razvojni trend: Spremenite tradicionalne metode priprave materiala in popravila materiala ter imate velike možnosti na področju molekularnih naprav, površinskega inženiringa in nanotehnologije v prihodnosti.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Harvard University itd.
13. Razgradljiva bioplastika
Preboj: Lahko se naravno razgradi, surovine pa prihajajo iz obnovljivih virov, kar spremeni odvisnost tradicionalne plastike od fosilnih virov, kot so nafta, zemeljski plin in premog, ter zmanjšuje onesnaževanje okolja.
Razvojni trend:prihodnja zamenjava tradicionalne plastike ima velike možnosti.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Natureworks, Basf, Kaneka itd.
14. titanovi ogljikovi kompoziti
Preboj: Z visoko trdnostjo, nizko gostoto in odlično korozijsko odpornostjo ima neomejene možnosti na letalskem in civilnem področju.
Razvojni trend: V prihodnosti ima široko paleto potencialnih aplikacij v lahkih, visoko trdnih, korozijsko odpornih in drugih okoljih.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetje): Harbin Institute of Technology itd.
15. Metamateriali
Preboj: Ima fizikalne lastnosti, ki jih običajni materiali nimajo, kot so negativna prepustnost, negativna dopustnost itd.
Razvojni trend: spremeniti tradicionalni koncept obdelave glede na lastnosti materialov in oblikovati značilnosti materialov glede na potrebe v prihodnosti, z neomejenim potencialom in revolucionarnim.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute itd.
16. Superprevodni materiali
Preboj: V superprevodnem stanju ima material ničelno upornost, brez izgube toka, material pa kaže diamagnetizem v magnetnem polju.
Razvojni trend: V prihodnosti, če se pričakujejo preboji v visokotemperaturni superprevodniški tehnologiji, se pričakuje reševanje težav, kot so izguba prenosa električne energije, ogrevanje elektronskih naprav in zelena nova tehnologija prenosa magnetnega vzmetenja.
Glavne raziskovalne ustanove(podjetja): Sumitomo Japan, Bruker Germany, Chinese Academy of Sciences itd.
17. Spominske zlitine oblike
Preboj: Po predoblikovanju, potem ko je bil prisiljen deformirati z zunanjimi pogoji, ga je mogoče po določenih pogojih obnoviti v svojo prvotno obliko, da se uresniči zasnova in uporaba deformacijske reverzibilnosti materiala.
Razvojni trend: velik potencial na področju vesoljske tehnologije, medicinske opreme, mehanske in elektronske opreme ter drugih področjih.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): Obstajajo novi materiali in tako naprej.
18. Magnetostriktivni materiali
Preboj: Pod delovanjem magnetnega polja lahko proizvede lastnosti raztezka ali stiskanja in uresniči interakcijo materialnih deformacij in magnetnega polja.
Razvojni trend: Pogosto se uporablja na področju inteligentnih konstrukcijskih naprav, naprav za absorpcijo udarcev, struktur pretvornikov, visoko natančnih motorjev itd., njegova zmogljivost pa je pod nekaterimi pogoji boljša od piezoelektrične keramike.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company itd.
19. Magnetni (elektro) tekoči materiali
Preboj:V tekočem stanju ima tako magnetne lastnosti trdnih magnetnih materialov kot tekočino ter značilnosti in aplikacije, ki jih tradicionalni magnetni razsuti materiali nimajo.
Razvojni trend: Uporablja se v magnetnem tesnjenju, magnetnem hlajenju, magnetni toplotni črpalki in drugih poljih, spreminja tradicionalno tesnjenje hlajenja in druge metode.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): ATA Applied Technology Corporation of the United States, Panasonic of Japan itd.
20. Pametni polimerni geli
Preboj: Lahko zazna spremembe v okoliškem okolju in se odziva z biološko podobnimi značilnostmi odziva.
Razvojni trend:Cikel ekspanzije-krčenja pametnih polimernih gelov se lahko uporablja za kemične ventile, adsorpcijsko ločevanje, senzorje in spominske materiale; moč, ki jo zagotavlja cikel, se uporablja za projektiranje "kemičnih motorjev"; Nadzor mreže je primeren za pametne sisteme sproščanja zdravil Počakajte.
Glavne raziskovalne ustanove (podjetja): ameriške in japonske univerze.
Uporaba aerogelskih materialov v modularnih stavbah
Modularna stavba velja za montažno tehnologijo na področju gradbeništva. Gradnja hiš uporablja predvsem montažne modularne komponente za montažo, kar ima prednosti spretnega montaže, varčevanja z energijo, varčevanja okolja in preproste gradnje.
V celotni modularni gradbeni industriji so prednosti modularnih stavb hitra hitrost gradnje, manj omejene s podnebnimi razmerami, varčevanje z delovno silo in lahko učinkovito izboljšajo kakovost gradnje.
Aerogeli
SiO2 aerogel je nanoporozen trden material, katerega glavna sestavina so ultrafini delci. Material ima značilnosti nizke toplotne prevodnosti, nizke gostote, velike specifične površine, visoke poroznosti in majhne velikosti delcev in se trenutno šteje za najlažji trden material. Zaradi posebne fizične strukture aerogela ima močno požarno odpornost, toplotno izolacijo in druge lastnosti. Z poglobitvijo raziskav uporabe aerogela na področju gradbeništva so aerogel novi gradbeni materiali postopoma postali "najbolj obetavni" visokozmogljivi materiali na področju gradbeništva.
Aerogel modularne stavbne aplikacije
Izdelki iz serije kabine za vzorčenje nukleinske kisline z nizkimi emisijami ogljika aerogel z odlično toplotno izolacijo aerogelskih materialov lahko dosežejo visoko učinkovitost in varčevanje z energijo ter 60% zmanjšanje ogljika, hkrati pa izpolnjujejo požarno zaščito ravni A, zaradi česar je vzorčenje nukleinske kisline varnejše in učinkovitejše.
Diagram proizvodnega procesa
Uporaba nevnetljive izolacijske plošče iz kompozitnih aerogelov znotraj komore za vzorčenje
Vzorčenje stropa kabine z aerogelnim izolacijskim sredstvom
Strop kabine za vzorčenje uporablja aerogel izolacijski medij premaz + aerogel kompozitna negorljiva izolacijska plošča
Sendvič plošča za vzorčenje kabine z uporabo negorljive izolacijske plošče iz aerogel kompozitne
Aerogel modularne stavbne aplikacije
Aerogel novi gradbeni materiali
NO1 Aerogel kompozitna negorljiva izolacijska plošča
Zunanja izolacija sten - (vroče poleti in hladno pozimi in drugih območij)
Aerogel kompozitna negorljiva toplotna izolacijska plošča je negorljiva toplotna izolacijska plošča, oblikovana z dodajanjem polnil, kot je silicijev aerogel prah, sestavljanjem majhne količine polistirenskih delcev in oblikovanjem z anorganskimi materiali. Uporablja se za gradnjo izolacije sten, zunanje izolacije sten, izolacije strehe stavb, barvne jeklene in strešne sendvič plošče itd.
Tradicionalni organski toplotno izolacijski materiali (kot so EPS plošča, XPS plošča in polistirenska plošča itd.), najvišja požarna stopnja lahko doseže le raven B1, uporaba v gradbeništvu je omejena in material je enostaven za staranje v naravnih pogojih, medtem ko je aerogel kompozit nepremagljiv.
Tradicionalni anorganski toplotno izolacijski materiali (kot so steklena volna, plošča iz kamene volne itd.) vsebujejo vlakna, ki med gradnjo niso prijazna delavcem, izdelek pa ima slabo togost, ki jo je enostavno absorbirati vodo in povzroča težave, kot so mehurčenje in padanje, medtem ko aerogel kompozitna negorljiva toplotno izolacijska plošča spada v izdelek z nizkim ogljikom za varstvo okolja, emisija ogljika je le 60% kamene volne, izdelek pa ima določeno togost in osnovni material ne vsebuje vlaken, ki so neškodljiva za človeško telo.
Posebne prednosti so naslednje:
(1) Toplotna prevodnost tako nizka kot 0,043W / (m * K);
(2) resnična požarna zaščita razreda A;
(3) Proizvod ima strukturo zaprtih celic z nizko količino absorpcije vode;
(4) Dolga življenjska doba in odpornost proti staranju;
(5) Dobre mehanske lastnosti.
NO2. Aerogel toplotno izolacijski sistem premaza
Zunanja izolacija sten - (vroče poletje in topla zima ter vroča poletna in hladna zimska območja)
Gre za aerogel toplotno izolacijski sistem premazov, sestavljen iz aerogel toplotno izolacijskega srednjega premaza, temeljnega premaza in zgornjega premaza. Ima prednosti toplotne izolacije, lahke teže, varnosti in požarne zaščite, varstva okolja in dolge življenjske dobe.
Uporablja se lahko za energetsko varčno prenovo stavbnih fasad in streh. Izdelki imajo prednosti tanke debeline, dobrega toplotno izolacijskega učinka, lahke teže, varnosti in varstva okolja ter lahko učinkovito zmanjšajo porabo energije stavbe. Še posebej v primerjavi s tradicionalnimi toplotno izolacijskimi materiali ima očitne prednosti v debelini, udobju gradnje in varnosti.
(1) Zahteve za varčevanje z energijo stavb trenutno postajajo vse strožje. Če upoštevamo zahteve GBT50378-2019 "Standardi za ocenjevanje zelenih stavb" kot primer, stavbe z dvema zvezdicama in tremi zvezdicami zahtevajo, da se toplotna učinkovitost strukture ovojnice poveča za 10% oziroma 20%. Pomanjkljivosti izpolnjevanja zahtev za varčevanje z energijo z zgostitvijo zunanje toplotne izolacije zunanje stene so se postopoma pojavile, kot so razpoke in padec z zunanje stenske toplotne izolacijske plasti, uhajanje zunanje toplotne izolacije in pogost pojav požarov na gradbišču zunanje toplotne izolacije.
(2) V skladu s toplotnimi zahtevami različnih podnebnih območij izbira ustreznih toplotno izolacijskih materialov ne more doseči le namena varčevanja z energijo in toplotne izolacije, temveč tudi podaljšati življenjsko dobo stavbe. Na območjih z vročimi poletji in toplimi zimami, da bi izpolnili zahteve glede varčevanja z energijo, inštitut za oblikovanje običajno oblikuje in uporablja 30mm ~ 40mm stekleno toplotno izolacijsko malto iz mikrokroglic na zunanjih stenah, da bi izpolnili zahteve glede varčevanja z energijo.
(3) Za primerjavo lahko toplotna upornost 2 mm aerogel toplotno izolacijskega sistema prevleke popolnoma nadomesti 40 mm stekleno toplotno izolacijsko malto mikrobead za energetsko varčno zasnovo. Hkrati ima v primerjavi s tradicionalnim tankim ometnim sistemom za zunanjo toplotno izolacijo zunanjih sten polistirenske plošče aerogel toplotno izolacijski premaz prednosti integracije toplotne izolacije in dekoracije ter preproste konstrukcije, ki lahko reši problem, da so tradicionalne toplotno izolacijske plošče enostavno absorbirati vodo in odpovedati, toplotno izolacijska plast pa pade.
NO.3 Aerogel vodoodporna in toplotno izolacijska membrana
Aerogel vodoodporna in toplotno izolacijska membrana je integriran vodoodporni in toplotno izolacijski material. Sestavljen je iz odsevnega aluminijastega filma + aerogel izolacijskega sloja + samolepilnega vodoodpornega substrata + sprostitvenega filma materiala. Izdelek ima prednosti vodoodpornosti, zaščite pred soncem, toplotno izolacijo in hlajenjem, priročno konstrukcijo, dolgo življenjsko dobo, dobro zmogljivost zaviranja gorenja, dobro toplotno odpornost, visoko trdnost lepljenja in zeleno varstvo okolja.
Ena konstrukcija za reševanje dveh glavnih težav vodoodporne in toplotne izolacije, kot sta kovinska streha in puščanje strehe stavbe.
Prednosti uporabe:
Proti ultravijolično, izolacijsko sončno toplotno sevanje
Aluminijasta folija na površinskem sloju zagotavlja dobro proti ultravijoličnemu staranju in izolacijo pred sončnim sevanjem toplote.
Enostavna konstrukcija
Je enostaven za uporabo in se lahko neposredno veže po čiščenju strešne površine stavbe; konstrukcija je preprosta, delovanje je varno, obdobje gradnje je kratko, učinkovitost je visoka in vzdrževanje po oblikovanju ni potrebno.
Visoka trdnost lepljenja
V primerjavi z navadnimi samolepilnimi tuljavami se trdnost lepljenja poveča za 80%. Daljši čas vezanja, boljši je učinek vezanja.
Prožna vodoodporna plast se lahko prilagodi toplotni ekspanziji in deformaciji krčenja strehe in deformaciji obremenitve vetra.
Ima široko paleto uporab in se lahko trdno pritrdi na cementne osnovne površine in različne kovinske površine.
Visoka natezna trdnost, velik raztezek in močna prilagodljivost krčenju, deformaciji in razpokam osnovne plasti.
Rešitve za ohišje baterij iz ogljikovih vlaken: zmanjšanje teže, dodajanje varnosti električnim vozilom in paketom za shranjevanje energije
Baterija je čudna stvar za inženiring. Celice v njej so občutljive na toploto, drobljenje, vlago in vibracije, vendar pa naj bi ohišje, ki jih ščiti, izginilo iz vozila ali stojala kar zadeva doseg, koristni tovor in dostop do servisov. Ta napetost je točno tam, kjer si ogljikova vlakna zaslužijo svoje mesto. Ta vodnik za rešitve spremlja, kako kompozitna ohišja iz ogljikovih vlaken in konstrukcijski moduli rešujejo resnične težave, s katerimi se srečujejo inženirji akumulatorskih baterij v električnih vozilih, shranjevanju energije v omrežju in prenosnih energetskih sistemih - in kako se naši prepreg iz ogljikovih vlaken, tkanina, plošče in končni kompozitni deli prilegajo vsakemu koraku.
Kaj zajema ta priročnik
Zakaj je ohišje trdi del baterijskega paketa
Težava s težo
Težava z nesrečo in vdorom
Toplotna in električna težava
Kako ogljikova vlakna rešijo vsako od teh težav
Trdnost do teže in togost do teže
Prilagojena anizotropija: togost tam, kjer je pomembna
Toplotno in električno obnašanje
Kartiranje paketa: kateri izdelek iz ogljikovih vlaken gre kam
Zgornji pokrov in pokrov
Spodnji pladenj, osnovna plošča in struktura trka
Notranji moduli, nosilci vodilnih vrstic in nosilci celic
Strukturni prečni nosilci in okvirji baterijskih oken
Materialne oblike in kako izbirati med njimi
Predpreg in avtoklav ali stiskanje
Tkanine, NCF in reciklirana kratka vlakna
Pultrudirani profili in obdelane plošče
Matrika izbire: zahteva po izdelku
Zahteva
Priporočena oblika ogljikovih vlaken
Prednostna naloga
Najmanjša masa pokrova, visoka togost
Tank kvazi-izotropni prepreg laminat
Najvišja
Absorpcija energije trka na polici
Tkanine prepreg, pletena cev
Najvišja
Plošča plošče s tesnilnimi površinami
Kompresijsko oblikovana plošča, obdelana pločevina CFRP
Visoko
Dolgi trdi prečni nosilci, nizki stroški orodja
Profili iz pultrudiranih ogljikovih vlaken
Visoko
Nekonstrukcijski nosilci in distančniki
Reciklirane spojine iz kratkih vlaken
Srednje
Izvedbene opombe, ki odločajo, ali načrt deluje
Galvanska izolacija
Zaprtje požara in toplotnega pobega
Pritrditev, vložki in tesnjenje
Strategija dielektrične trdnosti in izolacije
Podporni materiali: aramid, predoksidirani in hibridni položaji
Zakaj Tanchain za kompozite ohišja baterije
1. Zakaj je ohišje težji del baterijskega paketa
Celice dobijo največjo pozornost, vendar ohišje je tam, kjer se masa, varnost in proizvodni stroški tiho kopičijo. Napačno se pojavi kot izgubljen doseg, neuspešni testi nesreč ali nočna mora. Trije pritiski drug proti drugemu pri vsaki obliki paketa.
1.1 Težava s težo
Običajno jekleno ali aluminijasto ohišje lahko doda 20–35% mase celic, ki jih drži. Pri potniškem električnem vozilu se ta dodatna masa plača dvakrat – enkrat večja konstrukcija in ponovno večja akumulatorska baterija, ki je potrebna za njegovo prenašanje. Vsak kilogram, odstranjen iz ograjenega prostora, je kilogram, ki je na voljo za celice, koristni tovor ali doseg.
1.2 Težava s strmoglavljenjem in vdorom
Paket leži nizko in zunaj krma, točno tam, kjer stranski udarci in udarci pod karoserijo osredotočajo obremenitev. Ohišje se mora upirati vdoru v celični kup, absorbirati energijo na polici in okvirju ter ohraniti obliko, tako da celice niso stisnjene. Jeklo to dobro počne, vendar močno. Aluminij to naredi lažje, vendar potrebuje večjo globino preseka, da doseže enako togost.
1.3 Toplotna in električna težava
Ohišje baterije je tudi toplotna in električna meja. Ne sme skrajšati paketa, upravljati mora toplotne poti, v primeru toplotnega bega pa je zadnja obrambna linija med okvarjeno celico in potnikom ali okoliškim stojalom. Te zahteve medsebojno vplivajo: dober toplotni vodnik je pogosto dober električni vodnik, obe lastnosti pa izhajata iz izbire materiala.
2. Kako ogljikova vlakna rešujejo vsako od teh težav
Polimer, ojačan z ogljikovimi vlakni (CFRP) ni en sam material, temveč oblikovalski prostor. To je njegova prednost: laminat je mogoče nastaviti tako, da postavi togost, trdnost in toplotno obnašanje tam, kjer zahteva obremenitev, in da ostane lahek povsod drugje.
2.1 Trdnost do teže in togost do teže
Kompositi iz ogljikovih vlaken zagotavljajo specifično trdnost in specifično togost večkrat več kot jeklo in izrazito nad aluminijem. To pomeni, da lahko ohišje enake togosti kot aluminijasta konstrukcija tehta 30–50% manj ali pa se lahko enaka masa porabi za dodatno strukturo trka in še vedno pride naprej. Pri mrežnih skladiščnih regalih, kjer se v posodi zloži desetine ohišij, se prihranjena masa širi skozi celotno nosilno strukturo.
2.2 Anisotropija po meri: togost, kjer je pomembna
Ker vlakna nosijo obremenitev samo vzdolž svoje dolžine, je laminat mogoče postaviti smerno. Pokrov je lahko tanek in kvazi-izotropni za ravnanje in modalne cilje; polica se lahko zgradi z vlakni, ki tečejo bočno, da preživijo stranski vdor; tla so lahko pristranska za upogibanje pod celičnim kupom. Ta usmerjena zasnova omogoča, da posamezen material izpolni zahteve, ki bi sicer potrebovale več različnih kovin.
2.3 Toplotno in električno vedenje
Samo ogljikova vlakna prevajajo toploto in elektriko, zato surova površina CFRP ni izolator. To je konstrukcijski vidik, ne napaka: lahko se namerno uporablja kot pot razširjanja toplote in nato električno izolira s steklenimi ali aramidnimi površinskimi plastmi, premazi ali namenskimi izolacijskimi plastmi. Poglavje 5 zajema to v praksi.
3. Kartiranje paketa: Kateri izdelek iz ogljikovih vlaken gre kam
Paket ni en del, prava oblika ogljikovih vlaken pa se razlikuje od dela do dela. Najzanesljivejši pristop je strukturno kartiranje ograje pred izbiro materialov.
3.1 Zgornji pokrov in pokrov
Kaj mora narediti pokrov?
Pokrov ne nosi obremenitve celic, vendar mora ostati ravno, tesniti na pladenj in preživeti ponovno odpiranje med servisiranjem. Je tudi plošča, ki je med montažo najbolj izpostavljena poškodbam pri rokovanju, zato je površinska trpežnost pomembna enako kot togost.
Tipičen položaj
Pokrov je običajno največja posamezna plošča in najlažje mesto za varčevanje z maso.Tank prepreg laminat iz ogljikovih vlaken - dve do štiri plasti v kvazi-izotropnem kupu - daje tog, raven pokrov, ki ohranja obliko skozi toplotno cikliranje in izpolnjuje cilje tesnilne ploščice. Kompresijsko oblikovani ali avtoklavno sušeni pokrovi sprejemajo tudi oblikovana rebra in vložke, zato togost izhaja iz geometrije in ne iz dodatne debeline.
3.2 Spodnji pladenj, osnovna plošča in struktura trka
Najprej pot nalaganja
Pred izbiro materiala sledite, kje udarec pod karoserijo ali bočni udarec pošilja obremenitev. Če poteka pot skozi pladenj, je pladenj strukturni; Če gre skozi okvirne tirnice, je pladenj mogoče optimizirati samo za tesnjenje in togost.
Pladenj proti osnovni plošči
Spodnji pladenj nosi celice in prevzame tovorno ohišje podvozja. Tu zahteva ni le togost, ampak absorpcija energije. Tkanine iz ogljikovih vlaken prepreg in pletene cevi se postopoma in predvidljivo drobijo, zato se pojavljajo v policnih vložkih in pločevinkah okrog embalaže. Ploščata, zatesnjena osnovna plošča je običajno kompresijsko oblikovana ali obdelana CFRP plošča, izbrana zaradi ravnosti in obdelovalnosti.
3.3 Notranji moduli, nosilci busbar in nosilci celic
Znotraj ograjenega prostora je masa še vedno pomembna, vendar tudi prostor in deli štejejo. Tanke plošče iz ogljikovih vlaken in strojno obdelani kompozitni nosilci lahko delujejo kot okvirji modula, nosilci vodilnih palic in nosilci celic, s čimer komplet kovinskih delov nadomesti z manj, lažjimi komponentami. Ker so ti deli pogosto nestrukturni, reciklirane formulacije kratkih vlaken postanejo izvedljive in stroškovno učinkovite.
3.4 Strukturni navzkrižni členi in okvirji baterijskih polj
Dolgi ravni členi - križni členi, tirnice in okvirji baterijske škatle - so kraj, kjer sijejo profili iz pultrudiranih ogljikovih vlaken. Pultrusion proizvaja konstantne profile z neprekinjenimi vlakni vzdolž osi, kar zagotavlja visoko osno togost pri nizkih stroških orodja, kar je idealno za člane, ki mora biti togo, ravno in lahko.
4. Materialne oblike in kako izbirati med njimi
4.1 Prepreg in avtoklav ali Press Cure
Prereg iz ogljikovih vlaken zagotavlja največjo količino vlaken in najbolj dosledne mehanske lastnosti, kar je pomembno za trčenje in konstrukcijske dele, kjer potrebujete predvidljivo in dokumentirano zmogljivost. Nosi višje stroške obdelave, zato je običajno rezerviran za pokrov, strukturo trka in primarne poti obremenitve.
4.2 Tkanine, NCF in reciklirana kratka vlakna
Tkanine iz ogljikovih vlaken in nestiskane tkanine so delovni konji za oblikovane plošče s sestavljeno ukrivljenostjo. Dobro zapirajo, prenašajo vrsto procesov in dajejo dobre zunajravninske lastnosti v območjih nesreč. Če je del nestrukturni, reciklirane spojine kratkih vlaken zmanjšujejo stroške in podpirajo trajnostne cilje.
4.3 Pultrudirani profili in obdelane plošče
Pultrudirani profili in obdelane plošče iz ogljikovih vlaken služijo linearnim in ravnim elementom. Potrebujejo malo ali nič orodja, jih je mogoče rezati, vrtati in prilepiti v hiši in pretvoriti kompleksno ohišje v komplet dobro razumljenih delov. To je pogosto najhitrejša pot od oblikovanja do delovnega prototipa paketa.
5. Matrika izbire: zahteva po izdelku
Spodnja tabela je bližnjica, ki jo uporabljamo pri inženirjih embalaže, ko je dizajn še vedno tekoč. Preberite od leve proti desni: zahteva poganja materialno obliko, ki nato poganja vprašanje javnega naročila.
Zahteva
Priporočena oblika ogljikovih vlaken
Prednostna naloga
Najmanjša masa pokrova, visoka togost
Tank kvazi-izotropni prepreg laminat
Najvišja
Absorpcija energije trka na polici
Tkanine prepreg, pletena cev
Najvišja
Plošča plošče s tesnilnimi površinami
Kompresijsko oblikovana plošča, obdelana pločevina CFRP
Visoko
Dolgi trdi prečni nosilci, nizki stroški orodja
Profili iz pultrudiranih ogljikovih vlaken
Visoko
Nekonstrukcijski nosilci in distančniki
Reciklirane spojine iz kratkih vlaken
Srednje
6. Opombe o izvajanju, ki odločajo, ali oblikovanje deluje
Materialna izbira je le polovica zgodbe. Štiri podrobnosti odločajo, ali ohišje iz ogljikovih vlaken deluje na terenu ali ne uspe pri validaciji.
6.1 Galvanska izolacija
Kjer grize
Korozija se najprej pojavi pri luknjah za vijake, zakovicah in vseh nosilcih, ki se dotikajo surovega CFRP, medtem ko ostanejo mokri. Nosilci so običajna prva točka okvare v terenskem servisu.
Popravek konstrukcije
Ogljikovo vlakno je katodno glede na aluminij in jeklo. Kadar se del CFRP sreča s kovinskim pritrdilnim elementom ali nosilcem, kovina korodira. Standardna pritrditev je steklena ali aramidna izolacijska plast na vmesniku, izolacijske podložke ali puše in tesnilna masa, ki ohranja vlago zunaj spoja. To je poceni za oblikovanje in drago za naknadno vgradnjo.
6.2 Zadrževanje požara in toplotnega pobega
Pričakuje se, da bo ograjeni prostor potnikom in okoliški opremi omogočil čas, da pobegnejo iz toplotnega bega. Komponite ogljikovih vlaken lahko kombiniramo z intumescentnimi premazi, aramidnimi klobučkami ali predoksidiranimi ovirami vlaken, da tvorimo plastni pasivni zaščitni sistem, ki zavlačuje prenos plamena in toplote. Ovira je zasnovana kot sistem, ne kot en sam material.
6.3 Pritrditev, vstavki in tesnjenje
Kompositi ne marajo točkovno naloženih vijakov. Zanesljiv pristop so oblikovani ali lepljeni vložki, razporejene poti obremenitve in tesnilne površine, zasnovane z dovolj ravnostjo, da vzamejo tesnilo. Privijačni spoji skozi laminat morajo biti vedno zasnovani z ustrezno razdaljo robov in ležajno površino ter po možnosti zamenjani s pritrjenimi ali hibridnimi spoji.
6.4 Strategija dielektrične trdnosti in izolacije
Ker vodijo ogljikova vlakna, se električna izolacija paketa ne more zanesti na strukturni kompozit. Oblikujte namensko izolacijo - steklene površine, izolacijske folije ali premaze - in obravnavajte strukturo CFRP kot prevodno telo, ki mora biti električno izolirano in ozemljeno, kot je predvideno.
7. podporni materiali: aramid, predoksidirani in hibridni položaji
Karbonska vlakna redko delujejo sami v ohišju baterije. Aramidna dolga vlakna in aramidna tkanina dodajajo toleranco udarcev in električno izolacijo, zaradi česar sta naravni partner za ogljikova vlakna v hibridnih laminatih. Predoksidirana vlakna preja, tkanina in klobučevina prinašajo odpornost proti ognju in toplotno izolacijo v postavitev, kar je koristno okoli pobegne pregrade in okoli vročih komponent. Steklena vlakna ostajajo standardna izolacijska plast pri kovinskih vmesnikih. Skupaj ti materiali omogočajo, da ohišje izpolnjuje mehanske, toplotne in električne zahteve v eni strukturi in ne v treh ločenih strukturah.
8. Zakaj Tanchain za kompozite akumulatorskega ohišja
Tanchain dobavlja celotno verigo ogljikovih vlaken, ki jo potrebuje program ohišja baterije: predhodnik ogljikovih vlaken, filament ogljikovih vlaken, tkanina ogljikovih vlaken, prepreg ogljikovih vlaken, obdelane plošče ogljikovih vlaken, pultrudirani profili in končni deli ogljikovih vlaken, poleg aramidnih filamentov, aramidnih tkanin in predoksidiranih vlaken preje, tkanine in klobučevine za izolacijske in plamenske pregrade plasti. Ta razpon pomeni, da lahko ekipa za embalažo pridobi ujemajoč, dokumentiran komplet materiala za pokrov, pladenj, strukturo trka, notranje module in ovire od enega samega dobavitelja z doslednimi specifikacijami po celotnem ohišju.
Če načrtujete ali ponovno določate ohišje akumulatorja za električno vozilo, shranjevalnik omrežja ali prenosni električni sistem, nam pošljite zahteve - masna tarča, primer nesreče, toplotno ohišje in arhitekturo ohišja - in priporočili bomo oblike materiala in postavitve, ki ustrezajo. Raziščite naše izdelke iz ogljikovih vlaken in kompozitne rešitve ali zahtevajte ponudbo za vaš program.
Kako materiali ogljikovih vlaken preoblikujejo medicinsko opremo
Uvod: Zakaj materiali ogljikovih vlaken preoblikujejo medicinsko opremo
Sodobno zdravstveno varstvo zahteva opremo, ki je hkrati lahka, izjemno močna, radiolucentna in varna za vsakodnevno klinično uporabo. Malo materialov izpolnjuje vse te zahteve tako elegantno kotogljikova vlakna v medicinski opremiKompositi iz polimerov, ojačanih z ogljikovimi vlakni (CFRP), so bili prvotno razviti za letalstvo in motorni šport, se stalno premikali v bolnišnice, komplete za slikanje in rehabilitacijske centre, kjer njihovo izjemno razmerje med močjo in težo, kemično odpornost in preglednost do rentgenskega sevanja prinašajo merljive klinične koristi. Ta članek raziskuje številne načine, na katere kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken preoblikujejo medicinske pripomočke, od diagnostičnih slikovnih miz do kirurških instrumentov, protetičnih okončin in pripomočkov za rehabilitacijo, ter pojasnjuje, zakaj so napredni vmesni izdelki, kot so vleka iz ogljikovih vlaken, tkanina iz ogljikovih vlaken in prepreg ogljikovih vlaken, gradniki teh inovacij.
Za inženirje in vodje javnih naročil v industriji medicinskih pripomočkov je razumevanje praktične vrednosti ogljikovih vlaken več kot le iskanje najnovejše tehnologije. Gre za zagotavljanje boljših rezultatov bolnikov, izboljšanje ergonomije osebja in zmanjšanje skupnih življenjskih stroškov prefinjenih medicinskih sistemov. V nadaljevanju pregledamo specifične aplikacije, oblike materiala in vidike dobavne verige, ki so najpomembnejši pri izbiri zanesljivega partnerja.
Naraščanje kompozitov ogljikovih vlaken v diagnostičnem slikanju
Diagnostično slikanje je ena najjasnejših zgodb o uspehu zaogljikova vlakna v medicinski opremiOprema, kot so CT skenerji, rentgenski aparati in linearni pospeševalniki, ki se uporabljajo pri sevanju, je odvisna od komponent, ki omogočajo prehod slikovnih žarkov z minimalnimi motnjami. Tradicionalne kovinske namizne plošče in podporne plošče lahko razpršijo ali absorbirajo sevanje, poslabšajo kakovost slike in povečajo odmerek, potreben za ustvarjanje uporabnega skeniranja.
Plošče iz ogljikovih vlaken In oblikovani namizni plošči iz ogljikovih vlaken elegantno rešujejo ta problem. Ker je ogljik element z nizkim atomskim številom, so kompozitne plošče iz ogljikovih vlaken zelo radijsko lučne, kar pomeni, da rentgenski žarki in slikovni žarki potujejo skozi njih z zelo malo dušenja. Ta lastnost proizvaja ostrejše diagnostične slike, zmanjšuje izpostavljenost sevanju za bolnike in zdravnike ter omogoča medicinskemu osebju, da natančno postavi opremo. Hkrati ogljikova vlakna zagotavljajo togost, potrebno za podporo bolnikom z različno telesno maso brez opaznih deformacij, kar ohranja dimenzijsko stabilnost na celotnem območju slikanja.
Poleg namiznih plošč se ogljikova vlakna uporabljajo v naslonih za glavo, pripomočkih za pozicioniranje in drugih dodatkih znotraj sistemov za slikanje. Kombinacija radiolucentnosti in mehanske trdnosti pomeni, da lahko orodja za pozicioniranje med skeniranjem pustite na mestu, ne da bi pri tem zakrili interesno območje. Posledično radiologi v krajšem času pridobijo čistejše in zanesljivejše slike, kar podpira hitrejše in samozavestnejše diagnoze v bolnišnicah in klinikah po vsem svetu.
Lahka trdnost v kirurških instrumentih in napravah operacijske sobe
Kirurgi pogosto delajo ure, medtem ko držijo natančne instrumente, zato teža opreme neposredno vpliva na utrujenost rok in natančnost postopka. Kombinirani ročaji iz ogljikovih vlaken in instrumentne gredi ponujajo pomembno ergonomsko prednost pred njihovimi nasprotniki iz nerjavečega jekla, saj zagotavljajo primerljivo togost pri delčku teže. Zaradi tega so ogljikova vlakna privlačna možnost za ročno kirurško orodje, navijala in endoskopsko opremo z dolgim dosegom, kjer sta stabilna roka in zmanjšana utrujenost bistvenega pomena.
Ogljikovo vlakno prinaša tudi odlično korozijsko odpornost in kemično združljivost v operacijsko sobo. Medicinski instrumenti prenašajo večkratno izpostavljenost čistilnim sredstvom, dezinfekcijskim sredstvom in procesom sterilizacije, okolju, ki lahko sčasoma poškoduje nezaščiteno kovino. Dobro zasnovane komponente iz ogljikovih vlaken se upirajo tem izzivom in ohranjajo dimenzijsko natančnost skozi številne cikle čiščenja, kar prispeva k daljši in zanesljivejši življenjski dobi instrumenta. V kombinaciji lahkotnost, moč in trpežnost ogljikovih vlaken pomagajo kirurškim ekipam izvajati občutljive posege z večjim udobjem in konsistentnostjo.
Ogljikovo vlakno v protetiki, ortotiki in rehabilitaciji
Malo področij kaže človeško vrednost naprednih kompozitov bolj vidno kot protetika in ortotika. Protetična stopala iz ogljikovih vlakenStebrične cevi in komponente vtičnic so splošno prepoznane po svoji sposobnosti shranjevanja in sproščanja energije med hojo in tekom. Protetična stopala iz ogljikovih vlaken se upogiba pod telesno težo in se med potiskom vrne nazaj, kar natančno posnema naravno vrnitev energije sposobne hoje. Rezultat je gladko, učinkovitejše gibanje in bistveno nižji presnovni stroški za uporabnika.
Ortotični nosilci in oporniki imajo prav tako koristi od lahkotnosti in togosti ogljikovih vlaken. Ortoze gležnjev-stopal iz tkanine iz ogljikovih vlaken in prepreg zagotavljajo trdno medicinsko podporo, hkrati pa ostanejo dovolj vitke, da se prilegajo pod oblačila, kar izboljšuje udobje in vsakodnevno nosljivost. Ker je material mogoče oblikovati v tanke, oblikovane laminate, lahko zdravniki oblikujejo naprave, ki nudijo ciljno podporo točno tam, kjer je potrebna, brez velikega obsega, povezanega s težjimi konvencionalnimi materiali.
Oprema za rehabilitacijo, kot so pripomočki za hojo, prenosne plošče in terapijske mize, se dodatno zanaša na korozijsko odpornost in čiščenje kompozitov ogljikovih vlaken. Oprema, ki jo je enostavno dvigniti in obrisati, pomaga negovalcem in terapevtom delati učinkoviteje, hkrati pa ohranjati stroge higienske standarde, ki so potrebni v kliničnih okoljih.
Pripomočki za mobilnost ogljikovih vlaken in bolnišnično pohištvo
Proizvajalci invalidskih vozičkov so sprejeli ogljikova vlakna za izdelavo stolov, ki so izjemno lahki in zelo trpežni. AOkvir invalidskega vozička iz ogljikovih vlaken lahko tehtajo precej manj kot enakovredni aluminijasti model, zaradi česar je vsakodnevni pogon, dviganje v vozila in krmarjenje po neenakomernih površinah veliko manj naporen za uporabnike in njihove pomočnike. Visoka trdnost materiala omogoča oblikovalcem tudi izdelavo tankih, estetsko prefinjenih okvirjev, ki še vedno zdržijo leta zahtevne uporabe.
Enake lastnosti se prenašajo v bolnišnično pohištvo in opremo za ravnanje s pacienti. Nosila iz ogljikovih vlaken, hrbtne plošče in radiolucentne transportne plošče omogočajo reševalcem v sili in bolnišničnemu osebju varno premikanje pacientov, hkrati pa zagotavljajo, da se oprema za slikanje lahko uporablja brez prenosa pacienta na ločeno mizo. Lahke slušalke iz ogljikovih vlaken in sistemi za pozicioniranje v operacijskih dvoranah pomagajo zmanjšati fizično obremenitev kirurških ekip med dolgimi posegi, kar je pomemben dejavnik za dobro počutje in zadrževanje klinikov.
Aplikacije ogljikovih vlaken v radioterapiji in medicinski elektroniki
V onkologiji sevanja je natančnost vse. Tabele za zdravljenje in naprave za pozicioniranje, ki se uporabljajo z linearnimi pospeševalniki in sistemi protonske terapije, morajo omogočiti prehod zdravljenega žarka z minimalnim dušenjem, tako da predvideni odmerek doseže tumor, medtem ko je okoliško zdravo tkivo varčno. Zaradi odlične radioaktivnosti in strukturne togosti ogljikovih vlaken so izbirni material za te zahtevne aplikacije, kar pomaga onkologu zagotoviti natančnejše in bolje prenašajo zdravljenje.
Poleg radiografije in onkologije kompoziti ogljikovih vlaken najdejo pot v medicinsko elektroniko in natančno instrumentiranje. Slikovni sistemi, oprema za operacijo z robotsko pomočjo in laboratorijski analizatorji zahtevajo stabilne strukturne komponente, odporne proti vibracijam, laminati tkanin iz ogljikovih vlaken pa zagotavljajo dimenzijsko stabilnost in dušenje lastnosti, ki jih ti napredni stroji potrebujejo. V vsakem primeru ostajajo opredeljujoče prednosti enake: izjemna zmogljivost trdnosti do teže, odpornost proti koroziji in možnost izdelave kompleksnih, lahkih konstrukcij, ki jih kovina preprosto ne more ekonomično ujemati.
Materialne oblike: Kako ogljikova vlakna dosežejo proizvajalca medicinskih pripomočkov
Proizvajalci medicinskih pripomočkov dobivajo ogljikova vlakna v različnih vmesnih oblikah, vsaka izbrana za določen proizvodni proces in cilj zmogljivosti. Vleka iz ogljikovih vlakenDobavljen kot neprekinjeni filamenti, zagotavlja temeljno ojačitev, ki se uporablja za izdelavo močnejših laminatov in se pogosto pretvori v enosmerne trakove. Tkanine iz ogljikovih vlakenNa voljo v tkanih in nestiskanih konstrukcijah, je idealna za plastenje v oblikovane lupine protetičnih vtičnic in ortopedskih aparatov. Prereg ogljikovih vlaken Združuje ojačitev z natančno nadzorovanim smolnim sistemom in proizvaja konsistentne, visokokakovostne laminate po strjevanju konstrukcijskih delov s tesnimi tolerancami.
Plošče iz ogljikovih vlaken incevi iz ogljikovih vlaken Ponujamo pripravljene konstrukcijske profile za namizne plošče, okvirje in nosilne nosilne nosilce, kar zmanjšuje čas obdelave in zagotavlja ponovljivo zmogljivost. Ker sta varnost pacientov in regulativna sledljivost ključnega pomena na medicinskem področju, proizvajalci cenijo dobavitelje surovin, ki lahko dokumentirajo dosledne mehanske lastnosti, sledljivost serij in zanesljivo oskrbo v velikih programih. Ne glede na to, ali aplikacija zahteva dolge filamente iz ogljikovih vlaken, enosmerno tkanino ali končano prepreg, je zanesljiv partner bistven za uvajanje varnih in visokozmogljivih medicinskih pripomočkov na trg.
Zakaj izbrati specializiranega dobavitelja ogljikovih vlaken za medicinske projekte
Industrija medicinskih pripomočkov deluje po strogih standardih kakovosti in regulativnih standardih, kar postavlja posebne zahteve partnerjem surovin. Usklajenost od serije do serije je bistvenega pomena, saj lahko tudi majhne variacije lastnosti filamentov ogljikovih vlaken vplivajo na končno mehansko obnašanje protetične komponente ali slikovne mize. Specializirani dobavitelj z dokumentiranimi tehničnimi podatki in odzivno inženirsko podporo pomaga proizvajalcem preverjati materiale, optimizirati načrte in z večjo zaupanjem prinesti izdelke na trg.
Zanesljivost dobave je pomembna prav tako kot kakovost materiala. Razporedi proizvodnje medicinskih pripomočkov so pogosto tesno povezani z bolnišničnimi nabavnimi cikli in časovnimi razporedi kliničnih preskušanj, zato sta zanesljivi dobavni roki in stabilna razpoložljivost ključnega pomena. Z sodelovanjem z izkušenim ponudnikom predhodnih vlaken iz ogljikovih vlaken, vlečnih, tkanin, prepreg, plošč in cevi medicinska podjetja zagotavljajo en sam in odgovoren vir v celotnem naboru materialov, kar poenostavlja nabavo in zmanjšuje tveganje v celotnem življenjskem ciklu izdelka.
Zaključek: Materiali ogljikovih vlaken kot temelj pametnejše medicinske opreme
Od radiolucentnih slikovnih miz in lahkih kirurških instrumentov do protetike, ki vračajo energijo in trajnih pripomočkov za mobilnost,ogljikova vlakna v medicinski opremi Še naprej širi svoj odtis v zdravstveni industriji. Edinstvena kombinacija materiala visoke trdnosti, majhne teže, korozijske odpornosti in preglednosti na sevanje zagotavlja resnično klinično vrednost, izboljšuje jasnost diagnostike, zmanjšuje utrujenost zdravnika ter izboljšuje udobje in neodvisnost pacientov. Z naprednejšo medicinsko tehnologijo in povečanjem povpraševanja po ergonomski opremi, osredotočeni na pacienta, bodo kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken igrali vse bolj osrednjo vlogo.
Ne glede na to, ali razvijate naslednjo generacijo diagnostičnih slikovnih sistemov, kirurških orodij ali protetičnih pripomočkov, partnerstvo z zanesljivim dobaviteljem ogljikovih vlaken pomeni merljivo razliko v zmogljivosti, kakovosti in času do trženja. Vabimo vas, da raziščete našo celotno paleto materialov iz ogljikovih vlaken in aramidov – vključno z vlečnimi, tkaninami, prepreg, ploščami in cevmi – in poiščete rešitev, ki je najbolj primerna za vašo medicinsko uporabo. Še danes se obrnite na našo inženirsko ekipo za tehnične smernice, vzorce materiala ali prilagojeno ponudbo za vaš naslednji projekt.