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標題: 碳纖維綜合系列專題【二】碳纖維發(fā)展歷史 [打印本頁]

作者: Insigne 時間: 2017-4-11 17:03
標題: 碳纖維綜合系列專題【二】碳纖維發(fā)展歷史

只有人們產生了某種需求，才能去認識并制造出一種材料。同樣碳纖維最早是為了滿足制造優(yōu)良的燈絲的要求應運而生的,。

1860年,，英國人約瑟夫·斯旺將細長的繩狀紙片碳化制取碳絲，并以此制作電燈的燈絲,，但這項發(fā)明未能成功,。至1879年，美國人愛迪生將油煙和焦油的混合物做成絲,，再碳化制成燈絲,，并解決了電燈的相應使用問題，碳絲才在電燈上得到應用,。雖然這種碳纖維最終被鎢絲等材料所代替,，但是它的特點比如密度小，模量高,，耐酸堿,，耐氧化是以往的材料所不能比擬的，后來人們不斷探索用其它方法來制造碳纖維,。

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約瑟夫·斯旺在做實驗

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20世紀50年代,，美國為了研發(fā)大型火箭和人造衛(wèi)星以及全面提升飛機的性能，急需新型結構材料和耐燒蝕材料,，使得碳纖維重新出現在新材料的舞臺上,。

美國最先開發(fā)出粘膠基碳纖維，應用于耐燒蝕和隔熱材料,。由于在航空和軍事方面的大量應用及性能的不斷提升,，使得粘膠基碳纖維在一段時間里處于鼎盛時期。但后來陸續(xù)開發(fā)出更優(yōu)越的碳纖維,，粘膠基碳纖維的產量減少了,。

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海上突防

粘膠基碳纖維發(fā)展的同時，在1959年,，日本大阪工業(yè)試驗所的近藤昭男發(fā)明了利用聚丙烯腈纖維制造碳纖維的新方法,。這一創(chuàng)新促進了碳纖維工業(yè)的大發(fā)展，成為當前碳纖維的主流。他發(fā)明了生產碳纖維新的技術路線,，但是并不能制造出高性能的PAN基碳纖維,。1963年，英國航空研究所（RAE）的瓦特（W.Wat）等人在預氧化過程中施加張力,，抑制原絲在熱處理過程中的收縮,，奠定了現代生產PAN基碳纖維的工藝基礎。約翰遜（W2Johnson）等人改進預氧化裝置,，他們打通了制造高性能PAN基碳纖維的技術路線,。

1965年，日本群馬大學的大谷衫郎研制瀝青基碳纖維,，并獲得成功,。使得瀝青成為生產碳纖維的新原料，并成為當前碳纖維領域僅次于PAN基碳纖維的第二大原料路線,。1970年,，日本吳羽化學工業(yè)公司生產的通用級瀝青基碳纖維上市。1975年,，UCC開始高性能中間相碳纖維“Thomel-P55”的研制,，并取得成功。目前Thomel-P系列高性能瀝青碳纖維仍是瀝青基碳纖維中最好的產品,。

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碳纖維復合材料在航空航天領域的應用

碳纖維從誕生發(fā)展至今,，經歷了幾起幾落。這既是優(yōu)勝劣汰促進碳纖維工業(yè)發(fā)展的必然規(guī)律,，也是市場經濟的無情裁決,。20世紀60年代PAN基碳纖維的研制中心在英國，并且得到了很大的發(fā)展,。但是在激烈的市場競爭中,，因為種種原因，碳纖維的研制和生產中心發(fā)生轉移,。目前世界PAN基碳纖維生產廠商主要集中在日本和美國,。日本三大碳纖維生產商東麗集團、東邦集團和三菱集團為最大的生產商,，三家公司合計產能占全球產能的70%以上,。其中東麗集團的產能最大，并且主要集中在高性能的小絲束的生產,。同時東麗的碳纖維的性能一直處于前列,，堪稱是碳纖維行業(yè)的領頭羊。其最早開發(fā)出的T300系碳纖維強度達到3.54Gpa,，現在已逐步要被強度為4.92GPa的T700系碳纖維代替,。

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活用輕、高強度、不生銹這樣的特性,，作為取代鐵的新型建材而備受注目

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到了21世紀初,，聚丙烯腈碳纖維工藝生產技術已經成熟。現在已分化成為大絲束碳纖維生產和小絲束碳纖維生產兩大種類,。大絲束生產對前驅體要求較低，產品成本低,，較適合一般民用工業(yè)使用和產品開發(fā),。小絲束生產追求高性能化，代表碳纖維發(fā)展的先進水平,。對于高性能PAN基碳纖維,，美、日等發(fā)達國家均極為重視,，在研發(fā),、生產方面給予經費、人力上的大力支持,，并獲得成功,。

碳纖維發(fā)展歷史暫時先給大家介紹到這里，歡迎大家就本期專題跟帖討論,，下期專題為碳纖維特性分析,，敬請關注。

參考碳纖維的發(fā)展與現狀

作者: 面壁深功 時間: 2017-4-11 18:14
期待

作者: xiaobing86203 時間: 2017-4-11 20:32
特斯拉電動車上就有很多碳纖維材質制作而成得機構

作者: 702736 時間: 2017-4-12 07:33
謝謝分享

作者: xujiwei 時間: 2017-4-12 11:50

作者: 東山_FzrJ2 時間: 2017-4-13 09:16
拜服

作者: 只有快樂 時間: 2017-4-13 09:51
了解

作者: davifeng 時間: 2017-7-19 17:16
受教,！

作者: 司馬杰 時間: 2017-8-18 15:56
學習了

作者: wangpuchao 時間: 2017-8-25 09:06
謝謝

作者: reu8598 時間: 2017-8-29 16:45
學習了

作者: 梁6957 時間: 2018-4-23 19:41
學習了

作者: lu_1029 時間: 2019-5-22 10:29
期待

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