عنوان مقاله

+



فهرست/چکیده

+

بخشی از متن:
الیاف کربن نسل جدیدی از الیاف پر استحکام است . این مواد از پرولیز کنترل شده گونه هایی از الیاف مناسب تهیه می شود؛ به صورتی که بعد از پرولیز حداقل ۹۰ درصد کربن باقی بماند. الیاف کربن نخستین بار در سال ۱۸۷۹ میلادی زمانی که توماس ادیسون از این ماده به عنوان رشته پرمقاومت در ایجاد روشنایی الکتریکی استفاده کرد، پای به عرصه علم وفن آوری گذاشت. با این حال در آغاز دهه ۱۹۶۰ بودکه تولید موفق تجاری الیاف کربن، با اهداف نظامی و به ویژه برای کاربرد در هواپیمای جنگی، آغاز شد. در دهه های اخیر ،الیاف کربن در موارد غیرنظامی بسیاری، همچون هواپیماهای مسافربری و باربری. خودروسازی. ساخت قطعات صنعتی، صنایع پزشکی، صنایع تفریحی-ورزشی وبسیاری موارد دیگر کاربردهای روز افزونی یافته است. الیاف کربن درکامپوزیت های با زمینه سبک مانند انواع رزین ها به کار میرود. کامپوزیت های الیاف کربن در مواردی که استحکام وسختی بالا و به همراه وزن کم و ویژگی های استثنایی مقاومت به خوردگی مدنظر باشند، یگانه گزینه پیش روست. همچنین نگاهی که مقاومت مکانیکی در دمای بالا، خنثی بودن از لحاظ شیمیایی و ویژگی ضربه پذیری بالا نیز انتظار برود، باز هم کامپوزیت های کربنی بهترین  گزینه هستند. با توجه به این ویژگی ها ، پهنه گسترده موارد کاربرد این ماده در گستره های گوناگون فن آوری به سادگی قابل تصور است.
میزان تولید الیاف کربن از ۱۹۹۲ تا ۱۹۹۷ رشد۲۰۰ درصدی در این فاصله ۶ساله داشته که خود نشانگر اهمیت تکنولوژی این ماده است.
هم اکنون ایالات متحده آمریکا نزدیک به ۶۰درصد تولید جهانی الیاف کربن را به مصرف می رساند وا ین در حالی است که ژاپن تلاش می‌کند به میزان مصرفی برابر با۵۰درصد تولیدات جهانی این محصول دست یابد. ژاپن به واسطه شرکت صنتی توری، خود بزرگترین تولید کننده الیافت کربن در جهان است. هم چنین عمده ترین تولید کننده الیاف کربن با استفاده از پیش زمینه قیر، ژاپن است.
پیشگویی برای سال ۲۰۱۳ میلادی..
سال ۲۰۱۳ است خودرویی جدید به نام ۱۰۰MPG”BLACKBEAUTY” بدلیل این که ضمن دارا بودن بالاترین کارایی به میزان ۱۰۰ درصد نیز دوستدار محیط زیست شناخته شده طرفداران بسیاری زیادی دارد. این خودرو پس از انقراض نسل خودروهای فولادی با سازه ای تمام کامپوزیت بر پایه کربن متولد شده است. با استفاده از مواد کربنی در ساخت بدنه و سازه های اصلی این خودرو مانند شاسی موتور و سیستم های انتقال نیرو، کاهش وزن به دست آمده موجب مصرف اندک سوخت شده است.
این مواد پیشرفته به همراه اندکی فلزات سبک که عمدتا در اتصالات به کار می روند، اقتصاد خودرو را از لحاظ میزان مصرف سالیانه سوخت با انقلابی عظیم مواجه کرده است. این مواد سبک در فریم شاسی، موتور کاتالیتیک با بازده بالا، در باتری های لیتیمی و موتورهای الکتریکی، پانل های بدنه، مخزن سوخت و مواد پیشرفته نگه دارنده متان که سوخت اصلی خودروست وخلاصه در تمام المان های اصلی که چنین وسیله نقلیه کم مصرف با توانایی های بسیار بالا را می سازد به کار رفته است. پانل های بدنه از کامپوزیت های کربنی به روش SMC با سطوح بسیار صاف وآماده رنگ کاری ساخته شده است. فیبریل های کربنی در اندازه های زیر میکرون با ویژگی هدایت الکتریکی سطح قطعات پانل های بدنه را به سادگی دارای ویژگی الکترو استاتیک می کنند. از سوی دیگر چون کامپوزیت پلیمری تقویت شده با الیاف کربن از نظر شیمیایی خنثی است به تخریب در برابر پرتو فرابنفش حساس نیست در نتیجه پانل های بدنه به هیچ نوع عملیات پایانی نیاز ندارند. بخش های دیگری که زیاد به آن ها توجه نمی شود، مانند در موتور، هوزینگ ها وگیربکس ها تماما از کامپوزیت کربنی به روش قالب گیری تزریقی ساخته شده وجایگزین قطعات سنگین ریخته شده فلزی شده اند. مخزن سوخت کامپوزیت کربنی ساخته شده به روش پیچش الیاف است که مملو از کربن فعال وفیبریل های کربنی است که موجب افزایش قابلیت نگهداری گاز مایع در فشارهای پایین می شود. موتور کاتالیتیک از کاتالیست های پوشش داده شده بر روی کره ها و لوله های ریز شیاردار کربنی که به کربن توخالی معروف هستند ودر واقع نوعی از الیاف کربن سوراخ شده هستند، استفاده می‌کند. این واحد مرکزی تولید توان الکتریکی که در واقع قلب سیستم به حساب می آید به دلیل استفاده زیاد از فراورده های الیاف کربن قادر است کارایی خودرا در دماهای بسیار بالایی که الزاما در اثر کارکرد موتور پدید می آید به خوبی حفظ کند.این دلیل اصلی بالا بودن غیرمعمول بازده چنین خودرویی است. از سوی دیگر مشکلات مربوط به آن دسته از شکست های قطعات که ناشی از اختلاف در ضرایب انبساط حرارتی در نسل خودروهای فلزی بود به واسطه استفاده از قطعات کامپوزیتی کربنی به طور کامل از بین رفته است. مهندسین مواد بادست کاری در میزان جهت یافتگی الیاف کربن نوع جدیدی از الیاف راساخته اند که به طور استثنایی دارای هدایت حرارتی یک بعدی بسیار زیادی بوده و بدین وسیله توانسته اند دستگاههای سرمازا را با بازده بسیار بالا در موتور این خودرو به کار برند.
در سیستم باتری یونی لیتیم/ لیتیم از آندهای کربنی وکاتدهای کامپوزیت کربنی استفاده شده است.
سیستم جدید تهویه هوا با استفاده از رادیاتورهای پلاستیکی تقویت شده با الیاف کربن، محفظه های کربنی وفوم های کربنی عایق، بیشترین شرایط رفاه وآسایش سرنشین را به همراه حذف کامل گازهای ضدازن فراهم آورده است. سیستم GPS تعبیه شده برای ارتباطات ماهواره ای، تلفن همراه،دستگاه دورنگار و رایانه های on-board همگی ضمن رعایت طراحی ارگونومیک از قاب های کامپوزیت کربنی که هدایت الکتریکی مناسبی دارند بهره می برند.
قراردادن المان های جهت دار کامپوزیتی بر پایه کربن در جهت اعمال لنگر سیستم تعلیق کربنی را در این خودرو به گونه ای ساخته که موجب حذف بسیاری از قطعات سنگین فلزی شده و همین موضوع خود موجب عملکرد بهتر سیستم تعلیق شده است. روتورهای کربنی ترمز و لنت ترمزهای گرافیتی وزن مجموعه سیستم ترمز را در راستای عملکرد بهتر ترمز کاهش داده است. رینگ های تقویت شده با الیاف کربن ضمن کاهش وزن موجب سرد کار کردن مجموعه ترمز و در نتیجه بالاتر رفتن ضریب امنیت ترمز می شود.تایرهای با فرمالاسیون پیشرفته شامل فیبریل های کربن وبلوک های کربنی جهت دار به همراه الیافت کربن بافته شده به صورت شعاعی ضمن سبکی موجب حذف مقاومت غلطشی تایر و سردماندن آنها در طول حرکت می شود. المان های تعلیق رینگهای وتایرهای ساخته شده از الیاف کربن باعث برقراری مطمئن اتصال با زمین و در نتیجه کمینه شدن احتمال آتش سوزی در اثر بارهای الکترواستاتیک وافزایش امنیت وراحتی سرنشین در هنگام سوار وپیاده شدن از خودرو می شود.
با استفاده روز افزون از الیاف کربن در ساخت خودروهای پیشرفته مصرف سالیانه بنزین به سرعت رو به کاهش گذاشته و نیاز به واردات سوخت های فسیلی را که باعث عدم تعادل تجاری می شود به حداقل می رساند. در عوض به منظور گسترش واحدهای تولید مواد کربنی جدید با کاربردهای رو به رشد در ساخت خودروهای کربنی میلیون ها فرصت شغلی در کشور پدیدار می شود.
 
فهرست مطالب:
پیشگفتار  
پیشگویی برای سال ۲۰۱۳ میلادی 
دسته بندی براساس ویژگی ها 
دسته بندی براساس نوع پیش زمینه 
دسته بندی براساس دمای نهایی عملیات حرارتی 
ساختن الیاف کربن 
تولید الیاف کربن از پیش زمینه پلی اکریلونیتریل 
۱-مرحله پایدارسازی اکسیدی 
۲- مرحله کربنیزاسیون 
۳-مرحله گرافیتاسیون 
ساختار الیاف کربن 
پارامترهای مؤثر بر خواص کامپوزیت کربن- کربن 
پروسه ساخت الیاف از RAYON
پروسه ساخت الیاف از P.A.N  و Pctroleum pitch
پروسه CVD  
۱- پروسه ایزوترم  
۲- پروسه شیب دمایی  
۳- پروسه شیب فشاری  
۲- استفاده از رزین ترموست 
مزایای رزین ترموست  
معایب رزین ترموست  
ویژگی های رزین های ترموست  
فلوشیت ساخت کربن- کربن با استفاده از رزین ترموست 
مزایای استفاده از pitch  
تغییرات pitch در اثر حرارت دیدن 
خواص کربن- کربن 
عوامل مؤثر بر خواص کربن- کربن 
کاربردهای الیاف کربن 
صنعت حمل و نقل 
صنایع ساختمانی و معماری 
صنایع هواپیما سازی و هوافضا 
صنایع پزشکی 
بخش انرژی 
صنایع الکترونیک، تجهیزات الکتریکی وماشین سازی 
کاربرد کامپوزیت در صنعت برق و الکترونیک 
لوله کامپوزیتی عبور کابل 
سیستم حمل کابل کامپوزیتی 
بازوهای عرضی کامپوزیتی 
مقاومت در برابر خوردگی 
نارسانایی الکتریکی 
زیبایی 
عمر بیشتر 
کاهش تداخلات امواج رادیویی 
تیرهای کامپوزیتی 
روش های تولید ماشینی کامپوزیت ها  
۱-روش تولید SMC 
مزایای این روش 
۲-روش تولید BMC 
مزایای این روش 
۳-روش تولید GMT
۴-روش تولید LFT 
۵-روش تولید RTM 
از مزایای RTM 
لوله های کامپوزیتی 
مواد اولیه: الیاف، رزین ها، و دیگر پرکننده ها 
چندین روش برجسته در صنعت 
لوله های FRP به دو روش اصلی ساخته میشود 
ملاحظات طراحی ومحیطی 
تهیه الیاف از نانو لوله های کربنی 
بازیافت موادکامپوزیتی 
فرایند بستر سیال 
بهینه سازی دستگاه بازیافت الیاف 
آماده سازی مواد برای بازیافت 
بازیافت قطعات خودرو 
بازیافت کامپوزیت های الیاف کربن 
مشخصه های الیاف شیشه بازیافتی 
به کارگیری مجدد الیاف شیشه بازیافتی 
۱- تهیه پارچه سوزنی 
۲- قالب گیری ترکیبات گرما سخت 
تحلیل اقتصادی

======