پارچه کربن بافته شده: یک تجزیه و تحلیل جامع از ساختار به کاربرد

I. سنگ بنای مواد با کارایی بالا

در چشم انداز وسیع علوم مواد مدرن ، پارچه کربن بافته شده بدون شک موقعیت محوری دارد. این صرفاً یک ماده واحد نیست بلکه همجوشی هوشمند الیاف کربن با کارایی بالا با تکنیک های پیشرفته بافندگی است. در اصل ، این یک ساختار شبیه ورق مانند است که با درهم آمیختن هزاران الیاف کربن نازک مو از طریق الگوهای بافندگی خاص مانند بافندگی دشت ، دوقلوی یا ساتن ایجاد می شود. این ساختار منحصر به فرد آن را با خصوصیات مکانیکی عالی در جهات مختلف به وجود می آورد و آن را به عنوان یک مؤلفه اصلی در زمینه مواد کامپوزیت تبدیل می کند.

پارچه بافندگی فیبر کربن مقاوم در برابر سایش و مقاوم به درجه حرارت بالا

ارزش اساسی که پارچه کربن بافته شده را در مهندسی مدرن ضروری می کند در ترکیب کامل آن نهفته است سبک ، قدرت بالا و قابلیت طراحی بالا بشر در مقایسه با مواد فلزی سنتی ، پارچه فیبر کربن می تواند در حالی که قدرت و سفتی را که اغلب از فلزات پیشی می گیرند ، به میزان قابل توجهی وزن ساختاری را کاهش دهند. این استحکام خاص و مدول خاص به طراحان و مهندسان این امکان را می دهد تا بر محدودیت های مواد معمولی غلبه کنند و محصولات کارآمدتر ، صرفه جویی در مصرف انرژی و عملکرد برتر را ایجاد کنند. از نظر مهم ، با انتخاب انواع مختلف الیاف کربن ، الگوهای بافندگی و فرآیندهای آغشته سازی و پخت رزین متعاقب آن ، خواص ماده کامپوزیت نهایی می تواند دقیقاً برای برآورده کردن الزامات مختلف کاربردی پیچیده و دقیق تنظیم شود.

تاریخچه توسعه کامپوزیت های فیبر کربن به خودی خود میکروسکوپ پیشرفت مداوم در علوم مواد و فناوری مهندسی است. از برنامه های اولیه اکتشافی خود در هوافضا گرفته تا نفوذ گسترده آن امروز به صنایعی مانند خودرو ، ورزش ، انرژی و حتی زمینه های پزشکی ، فناوری بافندگی نقش مهمی ایفا کرده است. این نه تنها پایداری ساختاری کلی الیاف کربن را تقویت می کند بلکه پردازش و شکل گیری آنها را بهبود می بخشد ، و این باعث می شود کامپوزیت های فیبر کربن بتوانند با هندسه های پیچیده و خواسته های مکانیکی محصولات متنوع در اشکال مختلف سازگار شوند و پایه ای محکم برای طراحی و ساخت ساختارهای با کارایی بالا داشته باشند.

ii. ساختار میکرو و کلان پارچه کربن بافته شده

عملکرد استثنایی پارچه کربن بافته شده اساساً ناشی از مواد تشکیل دهنده منحصر به فرد آن - فیبر کربن - و فرآیندهای بافندگی مبتکرانه است که این الیاف را به هم متصل می کند. شناخت هر دو برای بررسی این ماده با کارایی بالا مهم است.

2.1 رشته های فیبر کربن:

فیبر کربن بستر پارچه کربن بافته شده است ، فیبر با قدرت بالا و مدول بالا با میزان کربن بیش از 95 ٪. بر اساس ماده پیش ساز ، الیاف کربن در درجه اول به طبقه بندی می شوند فیبر کربن مبتنی بر پلی آکریلونیتریل (تابه) وت فیبر کربن مبتنی بر زمین ، در میان دیگران فیبر کربن مبتنی بر PAN به دلیل خاصیت مکانیکی عالی و فرآیندهای تولید نسبتاً بالغ ، از نوع گسترده ترین نوع در بازار استفاده می کند. از طرف دیگر فیبر کربن مبتنی بر زمین ، مزایای منحصر به فردی را در کاربردهای خاص نشان می دهد ، به خصوص در مواردی که مدول بالا و هدایت حرارتی مورد نیاز است.

صرف نظر از نوع ، الیاف کربن دارای یک سری از شاخص های عملکرد بحرانی هستند: بسیار زیاد استحکام کششی (اغلب چندین بار از فولاد) ، برجسته مدول کششی (یعنی سفتی) ، و بسیار کم تراکم بشر این خصوصیات باعث می شود فیبر کربن یک انتخاب ایده آل برای دستیابی به سبک وزن ساختاری و عملکرد بالا باشد. قبل از بافندگی ، هزاران رشته فردی در بسته بندی جمع می شوند و آنچه را که معمولاً به آن معروف است تشکیل می دهند فیبر کربن ، که به عنوان واحد اصلی برای فرآیندهای بافندگی بعدی عمل می کند.

2.2 ساختار بافندگی:

فرآیند بافندگی برای انتقال ساختارها و خواص خاص به پارچه های فیبر کربن بسیار مهم است. این شامل ترتیب دادن پارچه های فیبر کربن در پیچ و تاب های خاص است و الگوهای درهم و برهم و در نتیجه پارچه ای با جهت و یکپارچگی تشکیل می شود.

2.2.1 اصل بافندگی:

بافندگی اساساً فرآیند نخهای پیچ (TOWS فیبر طولی) و نخ های Weft (TOW های فیبر عرضی) با توجه به یک الگوی از پیش تعیین شده است. این درهم و برهم کردن نه تنها ، پارچه های فیبر شل را در کنار هم ایمن می کند بلکه مهمتر از همه ، ویژگی های پاسخ مکانیکی پارچه ، قابلیت drapeability و خصوصیات مکانیکی مواد کامپوزیت نهایی را تعیین می کند. انواع مختلفی از شتاب ها ، مانند شاتل های سنتی ، لقمه های رپیر ، یا جت های جت هوا ، می توانند به کارآیی های مختلف بافندگی و عرض پارچه دست یابند.

2.2.2 انواع بافت مشترک و خصوصیات ساختاری آنها:

• بافت ساده: این ساده ترین و متداول ترین روش بافندگی است ، که در آن نخ های پیچ و تاب و weft به طور متناوب و زیر یکدیگر به هم می پیوندند. پارچه های بافنده ساده دارای ساختار محکم ، پایداری بالا هستند و در برابر تغییر شکل مقاوم هستند ، اما با قابلیت افتادگی متوسط ​​نسبتاً سفت هستند. آنها اغلب در برنامه هایی که نیاز به توزیع استرس یکنواخت و ثبات ابعادی خوبی دارند استفاده می شوند.
• Twill Weave: پارچه های بافت Twill توسط خطوط مورب تشکیل شده توسط نقاط در هم تنیده مشخص می شوند ، جایی که یک نخ پیچ و یا پیاز بیش از یا زیر نخ های مختلف شناور می شود. این ساختار پارچه و نرمی را به پارچه بهتر می دهد و ضمن حفظ استحکام خوب ، سازگاری با سطوح خمیده پیچیده را آسان تر می کند.
• بافت ساتن: پارچه های بافندگی ساتن کمترین نقاط در هم تنیده دارند ، با نخ های پیچ و تاب یا weft برای مسافت های طولانی تر روی سطح شناور هستند. این امر منجر به یک سطح بسیار صاف و زیبایی شناسی با رنگ آمیزی و نرمی عالی می شود و آن را برای شکل دادن به شکل های پیچیده ایده آل می کند. با این حال ، به دلیل کمتر نقاط در هم تنیده ، استحکام برشی آن ممکن است کمی پایین تر از بافت های ساده و دوقلوی باشد.
• پارچه های چند منظوره: این یک ساختار بافندگی پیچیده تر است که علاوه بر الیاف 0 درجه و 90 درجه ، می تواند لایه های فیبر را در 45 درجه یا زاویه های دیگر شامل شود که با دوخت ایمن می شوند. پارچه های چند منظوره امکان کنترل دقیق بر جهت گیری فیبر را فراهم می کنند ، و این امکان را برای سفارشی سازی ناهمسانگرد برای بهینه سازی خواص مکانیکی در جهات خاص فراهم می کند و به طور گسترده در اجزای ساختاری بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.
• بافندگی سه بعدی: یک فناوری پیشرفته که امکان بافندگی مستقیم پیش از شکل ها با اشکال پیچیده سه بعدی را فراهم می کند. این امر به طور قابل توجهی باعث افزایش یکپارچگی و مقاومت به لایه برداری از مواد کامپوزیت می شود ، به ویژه برای سازه هایی که نیاز به استحکام و چقرمگی بالا دارند.

2.3 تأثیر پارامترهای پارچه بر عملکرد:

• تراکم فیبر (چگالی WARP و WEFT): تعداد نخ در هر واحد طول در WARP و WEFT به طور مستقیم بر سفتی ، وزن و خصوصیات مکانیکی پارچه تأثیر می گذارد.
• شمارش نخ (چگالی خطی): ضخامت TOW های فیبر فردی بر ضخامت کلی پارچه ، سفتی و ظرفیت جذب رزین تأثیر می گذارد.
• زاویه بافت و جهت گیری: برای لمینت های کامپوزیت ، جهت گیری هر لایه پارچه نسبت به جهت بار اصلی در تعیین پاسخ مکانیکی کلی مؤلفه بسیار مهم است.

iii فرآیند تولید و کنترل کیفیت

تبدیل پارچه کربن بافته شده از مواد اولیه به یک محصول نهایی به فرآیندهای تولید دقیق و کنترل دقیق کیفیت متکی است. این مراحل اطمینان حاصل می کند که پارچه مطالبات برنامه های با کارایی بالا را برآورده می کند.

3.1 فرآیند تولید:

تولید پارچه کربن بافته شده یک فرآیند چند مرحله ای است که هر مرحله برای عملکرد محصول نهایی بسیار مهم است:

• آماده سازی و عدم استفاده از فیبر کربن: فرآیند تولید با تهیه TOW های فیبر کربن آغاز می شود. ممکن است این TOS ها قبل از بافتن بدون استفاده از آن ، اطمینان حاصل کنند که الیاف در طی فرآیند بافندگی ، از هموار کردن و جلوگیری از خرابی یا شکستگی ، به راحتی پخش می شوند و از این طریق یکنواختی و یکپارچگی پارچه را تضمین می کنند.
• تجهیزات و فناوری بافندگی: TOW های فیبر کربن در تجهیزات تخصصی بافندگی تغذیه می شوند.
  • سنتی (به عنوان مثال ، شاتل های شاتل ، رپیر) می تواند دشت ، دوقلو ، ساتن و سایر بافنده ها را دو بعدی تولید کند.
  • چند محوره می تواند پارچه هایی حاوی لایه های فیبر را در جهات مختلف تولید کند (به عنوان مثال ، 0 درجه ، 90 درجه ، 45 درجه °) ، که با دوخت وصل می شوند. این به طور قابل توجهی بازده استفاده از فیبر و خصوصیات مکانیکی مواد کامپوزیت را بهبود می بخشد.
  • سه بعدی فن آوری های پیشرفته تری هستند که می توانند مستقیماً با اشکال پیچیده سه بعدی بافندگی کنند ، به طور قابل توجهی یکپارچگی کلی و مقاومت به لایه برداری از مواد کامپوزیت را تقویت می کنند ، به خصوص برای ساختارهایی که نیاز به مقاومت و سختی بالا دارند.
  در طول فرآیند بافندگی ، کنترل دقیق بر تنش فیبر برای اطمینان از یکنواختی پارچه ، ثبات بعدی و جلوگیری از آسیب فیبر بسیار مهم است.
• فرآیندهای پس از درمان: پارچه های کربن بافته شده در حالت خشک خود ممکن است یک سری از درمان های پس از درمان را انجام دهند تا عملکرد و ثبات آنها بیشتر بهینه شوند. به عنوان مثال ، تنظیم حرارت می تواند فشارهای داخلی ایجاد شده در هنگام بافندگی را از بین ببرد و ابعاد و شکل پارچه را تثبیت کند. درمان سطحی می تواند پیوند بین سطحی بین الیاف و رزین متعاقب آن را بهبود بخشد و قدرت کلی مواد کامپوزیت را افزایش دهد.

3.2 آماده سازی prepreg:

در بسیاری از کاربردهای کامپوزیت با کارایی بالا ، پارچه کربن بافته شده اغلب به طور مستقیم به عنوان "پارچه خشک" مورد استفاده قرار نمی گیرد بلکه به آن پردازش می شود پیشینه بشر Preprgs ورق های نیمه برش پارچه فیبر کربن از قبل با یک سیستم رزین خاص ، که فرآیند قالب گیری مواد کامپوزیت بعدی را بسیار ساده می کند:

• سیستم های رزین: طیف گسترده ای از سیستم های رزین در پیش استفاده ها استفاده می شود. رزین اپیوکسی شایع ترین به دلیل خاصیت مکانیکی عالی ، استحکام پیوند و مقاومت شیمیایی است. علاوه بر این ، رزین های پلی استر با رزین های فنلی با and رزین های ترموپلاستیک استفاده می شود ، هر کدام از ویژگی های منحصر به فرد مناسب برای محیط های مختلف کاربردی و فرآیندهای پخت.
• انواع و برنامه های پیش نمایش ها: پیش فرض ها بر اساس دمای پخت رزین ، ویسکوزیته ، شرایط ذخیره سازی و سایر خصوصیات به انواع مختلفی طبقه بندی می شوند. مزایای آنها شامل کنترل دقیق بر نسبت فیبر به Resin ، کاهش زباله های رزین و انتشار بی ثبات در هنگام قالب بندی و عملکرد محصول نهایی ثابت تر است. پیش از این معمولاً در ساخت اجزای ساختاری کامپوزیت برای هوافضا ، خودروهای با کارایی بالا و صنایع تجهیزات ورزشی مورد استفاده قرار می گیرد.

3.3 کنترل و آزمایش کیفیت:

برای اطمینان از قابلیت اطمینان و قوام پارچه کربن بافته شده و کامپوزیت های آن ، کنترل و آزمایش دقیق و آزمایش دقیق در کل فرآیند تولید انجام می شود:

• بازرسی مواد اولیه: قبل از شروع تولید ، تمام مواد اولیه باید تحت بازرسی دقیق قرار بگیرند. این شامل آزمایش عملکرد است الیاف کربن (به عنوان مثال ، مقاومت کششی ، مدول ، چگالی خطی ، اندازه اندازه) و تجزیه و تحلیل شیمیایی اجزای رزین (به عنوان مثال ، ویسکوزیته ، خصوصیات درمانی ، ماندگاری) برای اطمینان از نیازهای طراحی.
• نظارت بر فرآیند بافندگی: در طی فرآیند بافندگی ، پارامترهای کلیدی مانند کنترل تنش با چگالی فیبر (چگالی Warp و Weft) ، و ضخامت پارچه یکنواختی باید در زمان واقعی کنترل شود. هرگونه انحراف می تواند منجر به بی ثباتی در عملکرد نهایی پارچه شود. برای اطمینان از دقت فرآیند تولید ، به طور معمول مجهز به سنسورها و سیستم های کنترل خودکار است.
• آزمایش محصول نهایی: پارچه کربن بافته شده نهایی یا prepreg تحت آزمایش عملکرد جامع قرار دارد.
  • تست های عملکرد مکانیکی برای ارزیابی رفتار پارچه در شرایط استرس مختلف ، قدرت کششی ، استحکام خمشی ، قدرت برشی interlaminar و غیره را شامل می شود.
  • آزمایش غیر مخرب (NDT) تکنیک هایی مانند آزمایش اولتراسونیک ، بازرسی اشعه ایکس یا ترموگرافی مادون قرمز برای بررسی نقص داخلی پارچه (به عنوان مثال ، حفره ها ، لایه برداری ، شکستگی فیبر) بدون ایجاد آسیب به مواد استفاده می شود. این روشهای آزمایش برای اطمینان از کیفیت و قابلیت اطمینان محصول بسیار مهم است.

IV مزایای عملکرد پارچه کربن بافته شده

پارچه کربن بافته شده به دلیل سری از مزایای عملکرد برجسته ، در زمینه های مهندسی متعددی قرار دارد. این مزایا آن را به یک انتخاب ایده آل برای دستیابی به طرح های ساختاری سبک و با کارایی بالا تبدیل می کند.

4.1 خصوصیات مکانیکی عالی:

یکی از برجسته ترین ویژگی های پارچه کربن بافته شده ، عملکرد مکانیکی بی نظیر آن است که به آن امکان می دهد تا در زیر بارهای مختلف پیچیده ای فوق العاده خوب عمل کند:

• قدرت خاص و مدول خاص بالا (سبک و سفتی): خود الیاف کربن از استحکام و مدول بسیار بالایی برخوردار هستند. هنگامی که در پارچه بافته شده و با رزین همراه هستند ، آنها مواد کامپوزیتی با استحکام خاص (استحکام/تراکم) و مدول خاص (مدول/تراکم) را بیش از مواد فلزی سنتی تشکیل می دهند. این بدان معنی است که برای دستیابی به همان استحکام یا سختی ، وزن کامپوزیت های فیبر کربن به طور قابل توجهی کاهش می یابد ، که برای صنایعی مانند هوافضا ، خودرو و تجهیزات ورزشی که نیازهای سبک وزن دارند بسیار مهم است.
• مقاومت عالی در خستگی: بر خلاف مواد فلزی که مستعد ترک های خستگی تحت بارهای مکرر هستند ، کامپوزیت های فیبر کربن مقاومت در برابر خستگی برجسته را نشان می دهند. رابط فیبر وراثت در درون آنها می تواند به طور مؤثر مانع از انتشار میکرو قطعات شود و به آنها امکان می دهد قدرت و یکپارچگی بالا را تحت بارگذاری چرخه ای طولانی مدت حفظ کنند و از این طریق طول عمر محصول را گسترش دهند.
• تأثیر خوب و تحمل آسیب: اگرچه فیبر کربن به خودی خود ماده ای شکننده است ، اما سختی تأثیر آن از طریق ساختارهای بافندگی و کامپوزیت با رزین می تواند به طور قابل توجهی بهبود یابد. ساختار بافته شده می تواند انرژی ضربه را در یک منطقه وسیع تر پراکنده کند و انرژی را از طریق شکستگی فیبر و تغییر شکل پلاستیک ماتریس جذب کند. علاوه بر این ، حتی پس از آسیب موضعی ، کامپوزیت های فیبر کربن بافته شده به طور معمول می توانند ظرفیت باربری خاص را حفظ کنند ، یعنی تحمل آسیب خوبی داشته باشند ، که باعث افزایش افزونگی ایمنی ساختاری می شود.
• ناهمسانگردی قابل کنترل: یک مزیت منحصر به فرد پارچه کربن بافته شده ، طراحی خصوصیات ناهمسانگرد آن است. با تنظیم نوع بافت (به عنوان مثال ، ساده ، دوقلوی ، چند محوره) و جهت گیری ، مهندسان می توانند دقیقاً الیاف را در امتداد جهت های بار اولیه قرار دهند ، و در عین حال انعطاف پذیری لازم را در جهات دیگر حفظ کنند ، به استحکام و سفتی بسیار بالایی برسند تا تقاضای خاصی را برای عملکرد جهت در یک ساختار برآورده کنند.

4.2 خواص فیزیکی و شیمیایی:

علاوه بر خصوصیات مکانیکی عالی ، پارچه کربن بافته شده همچنین دارای یک سری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی برتر است:

• ضریب انبساط حرارتی کم و پایداری ابعادی: الیاف کربن دارای ضرایب انبساط حرارتی بسیار کم یا حتی منفی هستند ، به این معنی که ابعاد آنها با تغییرات دما بسیار کم تغییر می کند. این امر به کامپوزیت های فیبر کربن اجازه می دهد تا پایداری ابعادی عالی را در طیف گسترده ای از دما حفظ کنند ، که برای کاربردهای با دقت بالا مانند ابزارهای دقیق و ساختارهای ماهواره ای بسیار مهم است.
• مقاومت در برابر خوردگی و عدم تحرک شیمیایی: خود الیاف کربن بی تحرک شیمیایی بسیار خوبی دارند و به راحتی با اسیدها ، پایه ها ، نمک ها و سایر مواد شیمیایی واکنش نشان نمی دهند. هنگامی که با ماتریس رزین مقاوم در برابر خوردگی ترکیب شود ، مواد کامپوزیت فیبر کربن بافته شده می توانند در برابر خوردگی در رسانه های مختلف مقاومت کنند و باعث می شوند که آنها در شرایط سخت مانند محیط های دریایی و تجهیزات شیمیایی عملکرد فوق العاده خوبی داشته باشند.
• هدایت الکتریکی و خصوصیات محافظ الکترومغناطیسی: الیاف کربن از نظر الکتریکی رسانا هستند ، که به پارچه های فیبر کربن بافته شده اجازه می دهد تا در کاربردهای خاص دارای هدایت الکتریکی یا عملکرد محافظ الکترومغناطیسی باشند. به عنوان مثال ، از آنها می توان برای تولید مواد ضد استاتیک ، پوشش های محافظ الکترومغناطیسی یا به عنوان مسیرهای رسانا در مواد کامپوزیت استفاده کرد.

4.3 ویژگی های تشکیل و پردازش:

پارچه کربن بافته شده همچنین از نظر شکل گیری و پردازش مزایای منحصر به فردی را نشان می دهد:

• قابلیت drapeability خوب و توانایی ایجاد سطوح خمیده پیچیده: برخی از انواع بافنده (به عنوان مثال ، دوقلوی و ساتن) دارای قابلیت پارچه ای خوبی هستند ، به این معنی که پارچه می تواند به راحتی خم شود و با اشکال خمیده پیچیده مطابقت داشته باشد. این امر باعث می شود پارچه کربن بافته شده برای تولید قطعات با هندسه های پیچیده مانند بال هواپیما و پانل های بدنه خودرو ، ساده سازی طراحی قالب و فرآیند قالب گیری بسیار مناسب باشد.
• سهولت ترکیب با مواد دیگر: پارچه کربن بافته شده را می توان با رزین های مختلف (به عنوان مثال ، رزین های اپوکسی ، رزین های پلی استر ، رزین های ترموپلاستیک) و سایر مواد تقویت کننده (به عنوان مثال ، الیاف شیشه ای ، الیاف آرامید) ترکیب کرد تا مواد کامپوزیت هیبریدی با خاصیت متنوع تر و بهینه تر تشکیل شود. این انعطاف پذیری به طراحان مواد اجازه می دهد تا سازه های کامپوزیت را با ترکیب خاص خاص با توجه به الزامات خاص کاربردی سفارشی کنند.

V. زمینه های اصلی برنامه و روندهای آینده

پارچه کربن بافته شده ، با ترکیب بی نظیر خود از خواص ، به یک ماده اصلی پیشرفت در صنایع پیشرفته تبدیل شده است. دامنه کاربرد آن همچنان در حال گسترش است و به طور مداوم نوآوری های جدید فناوری و فرصت های بازار را تقویت می کند.

• 5.1 مهندسی هوافضا: این اولین و مهمترین منطقه کاربردی برای کامپوزیت های فیبر کربن است. پارچه کربن بافته شده به طور گسترده ای در ساخت بدنه های هواپیما ، بالها ، بخش های دم ، ناسل موتور ، سازه های ماهواره ای و اجزای موتور موشک مورد استفاده قرار می گیرد. توانایی سبک وزن شدید آن به میزان قابل توجهی باعث کاهش مصرف سوخت می شود و ظرفیت بار و عملکرد بار هواپیما را افزایش می دهد. در حالی که استحکام و سفتی بالای آن از ایمنی و قابلیت اطمینان ساختاری اطمینان حاصل می کند.
• 5.2 تولید خودرو: با افزایش تقاضای جهانی برای بهره وری انرژی ، کاهش انتشار و دامنه وسایل نقلیه برقی ، سبک وزن خودرو به یک تمرکز صنعت تبدیل شده است. پارچه کربن بافته شده در ساخت بدنهای اتومبیل با کارایی بالا ، شاسی ، اجزای ساختاری و قطعات اتومبیل مسابقه استفاده می شود. این امر نه تنها وزن وسیله نقلیه ، بهبود مصرف سوخت یا دامنه EV را کاهش می دهد ، بلکه باعث افزایش استحکام بدن ، بهبود کنترل و ایمنی تصادف می شود.
• 5.3 تجهیزات ورزشی: در بخش کالاهای ورزشی ، پارچه کربن بافته شده با محصولات با کارایی بالا مترادف شده است. از قاب های سبک و قوی دوچرخه ، کلوپ های گلف ، راکت های تنیس ، راکت های بدمینتون گرفته تا قایق های مسابقه ، اسکی و هواپیماهای بدون سرنشین ، استفاده از فیبر کربن عملکرد محصول ، دوام و تجربه کاربر را بسیار پیشرفت کرده است.
• 5.4 بخش انرژی: با توسعه انرژی تجدید پذیر ، پارچه کربن بافته شده نقش مهمی در تولید انرژی باد دارد. تیغه های بزرگ توربین بادی نیاز به مقاومت بسیار بالا ، سفتی و مقاومت در برابر خستگی در برابر تحمل بارهای باد طولانی مدت دارند و باعث می شود کامپوزیت های فیبر کربن یک انتخاب ایده آل برای تولید این تیغه های غول پیکر باشند. علاوه بر این ، از آن در ساخت مخازن ذخیره سازی هیدروژن پر فشار سبک و سایر دستگاه های ذخیره انرژی استفاده می شود.
• 5.5 ساخت و ساز و زیرساخت: پارچه کربن بافته شده همچنین پتانسیل بسیار خوبی در مهندسی عمران دارد. این می تواند برای تقویت و ترمیم سازه هایی مانند پل ها ، تونل ها و ساختمانها ، بهبود ظرفیت بار آنها و عملکرد لرزه ای استفاده شود. ساختارهای جدید ساختمانی مواد کامپوزیت نیز برای دستیابی به ساخت و سازهای سبک تر و قوی تر مورد بررسی قرار می گیرند.
• 5.6 دستگاه پزشکی: در زمینه پزشکی ، کامپوزیت های فیبر کربن به دلیل شفافیت اشعه ایکس ، زیست سازگاری و خاصیت سبک وزن خود مورد حمایت قرار می گیرند. آنها در تولید پروتز ، ارتوتیک ، جداول معاینه اشعه ایکس و ابزارهای جراحی استفاده می شوند.

شرکت فناوری جدید Jiangyin Dongli ، Ltd. نقش مهمی در این مناطق کاربردی کلیدی ایفا می کند. این شرکت بر توسعه جامع و تولید مواد کامپوزیت فیبر با کارایی بالا تمرکز دارد. کار از یک مجتمع صنعتی 32000 متر مربعی با محیط های تولید دقیق کنترل شده ، از جمله کارگاه های تنظیم شده با آب و هوا و مناطق تصفیه 100000 درجه ، تضمین می کند که محصولات آن می توانند خواسته های دقیق و عملکرد مواد را در بخش های فنی مانند مهندسی هوافضا ، تولید خودروسازی و توسعه تجهیزات ورزشی برآورده کنند. Jiangyin Dongli New Material Technology Technology ، به عنوان یک کارخانه یک مرحله ای با کنترل کامل فرآیند ، Ltd. نوآوری مواد را با تخصص مهندسی ادغام می کند. قابلیت های آن شامل تحقیق و توسعه و تولید پارچه های فیبر با کارایی بالا از طریق فرآیندهای بافندگی و پیش نمایش و همچنین محصولات کامپوزیتی با استفاده از اتوکلاو ، RTM (قالب انتقال رزین) ، RMCP ، PCM ، WCM و فن آوری های پاشش است. این نشان می دهد که این شرکت نه تنها پارچه های فیبر کربن بافته شده اصلی را فراهم می کند بلکه می تواند آنها را به اجزای کامپوزیت پیچیده پردازش کند ، و مستقیماً به برنامه های فوق الذکر ارائه می شود.

5.7 برنامه ها و روندهای نوظهور:

توسعه آینده پارچه کربن بافته شده پویا است ، با چندین روند کلیدی:

• کامپوزیت های هوشمند: پارچه های فیبر کربن آینده چیزی بیش از مواد ساختاری نخواهد بود. تحقیقات بر روی ادغام آنها با سنسورها ، محرک ها یا مسیرهای رسانا برای توسعه کامپوزیت های هوشمند قادر به سنجش تغییرات محیطی ، خود درمانی یا داشتن عملکردهای گرمایش متمرکز شده است.
• برنامه های کاربردی در چاپ سه بعدی و تولید افزودنی: فناوری چاپ سه بعدی با فیبر کربن در حال ظهور است و امکان تولید قطعات با هندسه های پیچیده و خصوصیات مکانیکی عالی را فراهم می کند و امکانات جدیدی را برای نمونه سازی سریع و تولید سفارشی باز می کند. پارچه کربن بافته شده همچنین ممکن است به عنوان یک اسکلت تقویت کننده در رابطه با فناوری های تولید افزودنی عمل کند.
• پایداری: با افزایش آگاهی از محیط زیست ، فن آوری های بازیافت فیبر کربن و استفاده مجدد در حال تبدیل شدن به یک موضوع تحقیقاتی داغ هستند. توسعه روشهای بازیافت فیبر کربن مقرون به صرفه و تولید الیاف کربن از پیش سازهای مبتنی بر زیستی ، جهت های اساسی برای توسعه پایدار کامپوزیت های فیبر کربن است.

vi چالش ها و چشم انداز

علیرغم مزایای بیشمار آن ، توسعه پارچه کربن بافته شده هنوز هم با چالش های مختلفی از جمله هزینه های بالا ، فرآیندهای تولید پیچیده و مشکلات در بازیافت روبرو است. با این حال ، با رشد مداوم تقاضای جهانی برای مواد سبک وزن ، با کارایی بالا و پیشرفت های مداوم در فن آوری های تولید (به عنوان مثال ، خطوط تولید خودکار ، فناوری های RTM/AFP کارآمدتر) ، این چالش ها به تدریج برطرف می شوند.

در آینده ، پارچه کربن بافته شده همچنان به تعمیق کاربردهای خود در زمینه های موجود ادامه خواهد داد و نقش مهمی در مناطق نوظهور مانند انرژی ، مهندسی دریایی و ترانزیت ریلی بازی می کند. نوآوری مداوم فن آوری ، به ویژه پیشرفت تولید هوشمند ، مواد کاربردی و استراتژی های توسعه پایدار ، مرزهای کاربردی خود را بیشتر می کند ، و این امکان را می دهد تا نقش مهمی در هدایت جامعه بشری به سمت آینده ای کارآمدتر و پایدار داشته باشد. $ $