탄소섬유 튜브의 힘을 바탕으로 기술이 어떻게 전통을 뒤엎는지 알아보세요!

1860년대 이후 우리 세상은 1차 산업혁명을 주도하며 급속도로 변화하고 발전해 왔다. 이는 개발 속도의 '판도라 상자'를 여는 것과 같다. 이에 대응하여 다양한 신제품, 기술 혁명, 파괴적 혁신이 일어나고 있습니다. Deng Gong은 기술이 주요 생산력이라고 말한 적이 있습니다. 그리고 이제는 실제로 그런 것 같습니다. 기술적 개선, 혁신, 심지어 혁명은 전례 없는 놀라움을 가져왔고 기존 제품에 큰 영향을 미쳤습니다. 탄소섬유는 이렇게 탄생했습니다. 오늘은 탄소섬유의 장점을 알려드리겠습니다.

탄소섬유튜브라고도 알려진 탄소섬유튜브는 탄소섬유복합재료에 스티렌계 폴리에스테르 수지를 함침시킨 후 인발성형에 의해 가열, 고형화한 탄소섬유튜브로 일명 탄소섬유튜브라고도 한다. (비틀림). 생산 과정에서 다양한 사양의 탄소 섬유 원형 튜브, 다양한 사양의 사각형 튜브, 다양한 사양의 시트 및 기타 프로파일과 같은 다양한 금형을 통해 다양한 프로파일을 생산할 수 있습니다. 생산 과정에서 3K를 포장할 수도 있습니다. 표면 포장 미화 등 우리가 알고 있듯이 탄소 섬유 튜브의 기본은 탄소 섬유입니다. 탄소 섬유는 탄소 함량이 90% 이상인 무기 고분자 섬유입니다. 탄소 함량이 99% 이상인 것을 흑연 섬유라고 합니다. 탄소섬유의 미세구조는 터보층 흑연구조인 인조흑연과 유사하다. 탄소섬유의 층간 간격은 약 3.39~3.42A이다. 평행한 층 사이의 탄소원자 배열은 흑연만큼 규칙적이지 않고 반데르발스 힘에 의해 층들이 서로 연결된다.

탄소섬유의 구조는 일반적으로 2차원의 질서정연한 결정과 구멍으로 구성되어 있다고 알려져 있는데, 구멍의 함량과 크기, 분포가 탄소섬유의 성능에 더 큰 영향을 미친다.

기공률이 특정 임계값보다 낮을 경우 기공률은 탄소섬유 복합재료의 층간 전단 강도, 굴곡 강도 및 인장 강도에 뚜렷한 영향을 미치지 않습니다. 일부 연구에서는 재료의 기계적 특성을 저하시키는 임계 기공률이 1%~4%라고 지적했습니다. 기공 부피 함량이 0-4% 범위에 있을 때 기공 부피 함량이 1% 증가할 때마다 층간 전단 강도는 약 7% 감소합니다. 탄소섬유 에폭시 수지 및 탄소섬유 비스말레이미드 수지 적층체에 대한 연구를 통해 기공률이 0.9%를 초과하면 층간 전단강도가 감소하기 시작함을 알 수 있다. 기공은 주로 섬유다발 사이와 층간 경계면에 분포하는 것으로 실험을 통해 알려져 있다. 그리고 기공 함량이 높을수록 기공의 크기가 커지고 적층체의 층간 경계면의 면적이 크게 감소합니다. 재료가 응력을 받으면 층을 따라 손상되기 쉽기 때문에 층간 전단 강도가 기공에 상대적으로 민감합니다. 또한, 기공은 하중 지지 능력이 약한 응력 집중 영역으로, 응력을 받으면 기공이 팽창하여 긴 균열을 형성하고 파괴됩니다.

동일한 다공성을 가진 두 개의 라미네이트라도(동일한 경화 주기 동안 서로 다른 프리프레그 방법 및 제조 방법 사용) 완전히 다른 기계적 거동을 나타냅니다. 기공률의 증가에 따른 기계적 성질의 감소에 대한 구체적인 수치는 다르며, 이는 기공률이 기계적 성질에 미치는 영향이 매우 불연속적이고 반복성이 좋지 않다는 점에서 나타납니다. 복합 라미네이트의 기계적 특성에 대한 기공의 영향은 관련된 변수가 많기 때문에 복잡한 문제입니다. 이러한 요인에는 기공의 모양, 크기 및 위치, 섬유, 매트릭스 및 인터페이스의 기계적 특성, 정적 또는 동적 하중이 포함됩니다.

기공률 및 기공 종횡비에 비해 기공 크기 및 분포가 기계적 특성에 더 큰 영향을 미칩니다. 또한 큰 기공(면적 >0.03mm2)은 기계적 특성에 부정적인 영향을 미치는 것으로 나타났습니다. 이는 층 사이의 접착제가 풍부한 영역에서 균열 전파에 대한 기공의 영향에 기인합니다.

탄소섬유는 탄소재료의 두 가지 주요 특성인 강한 인장강도와 섬유의 부드러운 가공성을 결합한 우수한 기계적 특성을 지닌 신소재입니다. 탄소섬유의 인장강도는 약 2~7GPa이고, 인장탄성률은 약 200~700GPa이다. 밀도는 입방센티미터당 약 1.5~2.0g이며, 원래 섬유의 구조와 관련이 있을 뿐만 아니라 주로 탄화 처리 온도에 따라 달라집니다. 일반적으로 3000℃의 고온에서 흑연화 처리한 후 밀도는 입방센티미터당 2.0그램에 도달할 수 있습니다. 또한 무게가 매우 가볍고, 비중이 알루미늄보다 가볍고, 강철의 1/4도 안 되며, 비강도는 철의 20배에 이릅니다. 탄소섬유의 열팽창계수는 이방성 특성을 갖는다는 점에서 다른 섬유와 다릅니다. 탄소섬유의 비열용량은 일반적으로 7.12이다. 열전도율은 섬유 방향에 평행한 음의 값(0.72~0.90)과 섬유 방향에 수직인 양의 값(32~22)으로 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 탄소섬유의 비저항은 섬유의 종류와 관련이 있으며, 25°C에서 높은 모듈러스는 775이고 고강도 탄소섬유는 1500/cm입니다. 이는 탄소 섬유에 모든 고성능 섬유 중 가장 높은 비강도와 비계수를 제공합니다. 탄소섬유는 티타늄, 강철, 알루미늄 등의 금속재료에 비해 물리적 성질 면에서 고강도, 고탄성, 저밀도, 작은 선팽창계수의 특성을 갖고 있어 신소재의 왕이라 할 수 있습니다.

탄소섬유는 일반적인 탄소재료의 특성에 더해 형태적으로 상당한 이방성 유연성을 가지며, 비중이 작아 다양한 직물 가공이 가능하며, 섬유축 방향으로 높은 강도를 나타냅니다. , 탄소섬유 강화 에폭시 수지 복합재료의 비강도 및 비탄성률 종합지수는 기존 구조재 중 가장 높다.

탄소 섬유 수지 복합재의 인장 강도는 일반적으로 강철의 7~9배인 3500MPa 이상이며 인장 탄성률은 230~430GPa로 강철보다 높습니다. 재료의 강도와 밀도 사이의 비율은 2000MPa 이상에 도달할 수 있지만 A3 강철의 비강도는 약 59MPa에 불과하며 비탄성률도 강철보다 높습니다. 기존 유리 섬유와 비교하여 영률(탄성 한계 내에서 재료의 인장 또는 압축 저항을 특성화하는 물리량을 나타냄)은 Kevlar 섬유에 비해 영률뿐만 아니라 3배 이상 높습니다. 약 2배 정도. 탄소 섬유 에폭시 라미네이트에 대한 테스트에서는 다공성이 증가함에 따라 강도와 모듈러스가 모두 감소하는 것으로 나타났습니다. 다공성은 층간 전단 강도, 굴곡 강도 및 굴곡 탄성률에 큰 영향을 미치며, 인장 강도는 다공성이 증가함에 따라 상대적으로 천천히 감소합니다.

탄소 섬유는 또한 우수한 섬도(섬도의 표현 중 하나는 9000m 길이의 섬유의 그램 수)로 일반적으로 약 19그램에 불과하며 인장력은 다음과 같습니다. 마이크론당 300kg. 탄소섬유만큼 우수한 특성을 지닌 소재는 거의 없기 때문에 강도, 강성, 무게, 피로 특성 등이 엄격한 요구사항이 있는 분야에 사용됩니다. 탄소섬유는 공기와 산화제와 접촉하지 않을 때 3,000도 이상의 고온을 견딜 수 있고, 내열성이 뛰어나 다른 소재에 비해 1,500도 이상에서도 강도가 떨어지지 않습니다. , 온도가 높을수록 섬유 강도는 낮아집니다. 탄소섬유의 방사형 강도는 축방향 강도만큼 좋지 않기 때문에 탄소섬유는 방사형 강도를 피하고(즉, 결절할 수 없음) 다른 재료의 위스커 성능도 크게 감소했습니다. 또한, 탄소섬유는 액체질소 온도에서도 부서지지 않는 등 저온 저항성이 우수합니다.

일반적으로 탄소섬유 튜브는 고강도, 긴 수명, 내식성, 경량, 저밀도 등의 장점을 갖고 있습니다. 치수 안정성, 전기 전도성, 열 전도성, 작은 열팽창 계수, 자기 윤활성, 에너지 흡수성 및 내진성과 같은 일련의 우수한 특성을 가지고 있습니다. 그리고 높은 성형비, 내피로성, 내크리프성, 내열성, 내식성, 내마모성 등을 가지고 있습니다.

요즘 탄소섬유의 활용 범위는 우리가 알고 있는 항공우주 소재, 군수품 외에도 민간용으로도 매우 풍부하다. 탄소섬유 튜브는 독특한 경도와 가벼움으로 인해 연, 항공 모형 항공기, 램프 브래킷, PC 장비 샤프트, 에칭 기계, 의료 장비, 스포츠 장비 및 기타 기계 장비에 널리 사용됩니다. , 관련 제품을 선택하려면 탄소 섬유 제품이 확실히 더 나은 선택이지만 정확하게 제품 특성이 우수하기 때문에 가격이 다른 제품보다 높지 않습니다.

하지만 에디터는 좋은 제품과 고품질의 경험이 있다면 가격은 중요하지 않다고 믿습니다!