vật liệu tiên tiến hàng đầu của thế kỷ 21: Sợi carbon

Sợi carbon, một vật liệu hiệu suất cao có hàm lượng carbon trên 90%, được sản xuất thông qua quá trình phân hủy các sợi hữu cơ thành cấu trúc khung cacbon ở nhiệt độ cao. Vật liệu này sở hữu các đặc tính vốn có của vật liệu carbon đồng thời duy trì độ dẻo và khả năng gia công như sợi dệt. Do đó, nó được ứng dụng rộng rãi trong cánh tuabin gió, hàng không vũ trụ, thể thao và giải trí, bình chứa áp lực, vật liệu composite carbon/carbon, và cơ sở hạ tầng giao thông vận tải. Sợi carbon là vật liệu chiến lược thiết yếu cho sự phát triển kinh tế quốc gia.

Nhóm phân loại

1. Theo nguyên liệu đầu vào

Sợi carbon được phân thành ba hệ thống nguyên liệu chính: dựa trên polyacrylonitrile, dựa trên nhựa đường và dựa trên viscose. Trong số này, sợi carbon dựa trên nhựa đường và viscose có phạm vi ứng dụng và sản lượng tương đối hạn chế. Tuy nhiên, sợi carbon dựa trên polyacrylonitrile lại sở hữu các đặc tính cấu trúc và chức năng vượt trội, khiến chúng trở thành loại phổ biến nhất trong phát triển và ứng dụng sợi carbon, chiếm hơn 90% sản lượng toàn cầu.

2. Theo Số Lượng Sợi

Sợi carbon có thể được phân loại thành sợi cỡ nhỏ (small-tow) hoặc cỡ lớn (large-tow) dựa trên số lượng sợi. Sợi carbon cỡ nhỏ đề cập đến những sợi có số lượng sợi <24K, ban đầu chủ yếu là 1K, 3K và 6K, sau đó dần phát triển thành 12K và 24K. Những sợi này có tính chất cơ học vượt trội, với độ bền kéo dao động từ 3500 đến 7000 MPa và mô đun đàn hồi kéo từ 230 đến 680 GPa. Chúng chủ yếu được sử dụng trong các lĩnh vực công nghệ cao như quốc phòng, hàng không vũ trụ và ứng dụng quân sự, cũng như trong các sản phẩm thể thao và giải trí. Ví dụ bao gồm máy bay, tên lửa, tên lửa đẩy, vệ tinh, cần câu cá, gậy golf và vợt tennis.

Sợi carbon cỡ lớn thường chỉ những loại có số sợi trong bó vượt quá 48K, bao gồm các biến thể 48K, 60K và 80K. Những loại này có độ bền kéo từ 3500–5000 MPa và mô đun đàn hồi kéo từ 230–290 GPa. Các ứng dụng chính bao gồm sản xuất ô tô, cánh tuabin gió, xây dựng tiết kiệm năng lượng, dệt may, thiết bị y tế và chăm sóc sức khỏe, hệ thống cơ điện, kỹ thuật dân dụng và cơ sở hạ tầng giao thông vận tải.

Sợi carbon cỡ nhỏ mang lại hiệu suất vượt trội hơn nhưng có giá thành cao hơn, trong khi các loại sợi cỡ lớn lại có hiệu suất tương đối thấp hơn nhưng chi phí thấp hơn. Lợi thế chính của sợi cỡ lớn so với loại cỡ nhỏ là khả năng tăng đáng kể năng lực sản xuất trên một dây chuyền dưới điều kiện sản xuất giống nhau, từ đó đạt được sản xuất hiệu quả về chi phí. Hơn nữa, chúng thể hiện hiệu quả xếp lớp cao hơn trong quá trình chế tạo vật liệu composite, có tiềm năng giảm chi phí sản xuất hơn 30%.

3. Theo tính chất cơ học

Độ bền kéo và mô đun kéo là hai chỉ số quan trọng nhất để đánh giá hiệu suất của sợi carbon. Độ bền kéo thường chỉ mức độ ứng suất tối đa mà vật liệu có thể chịu được trước khi bị gãy, trong khi mô đun kéo biểu thị tỷ lệ giữa ứng suất và biến dạng trong quá trình biến dạng đàn hồi, phản ánh độ cứng của vật liệu. Sợi carbon được phân thành hai series: series T (sợi carbon độ bền cao) và series M (độ mô đun cao sợi carbon ). Sợi carbon series T được sử dụng rộng rãi hơn trên thị trường, bao gồm các cấp như T300, T400, T700, T800 và T1100.

RDS Composite có thể cung cấp các sản phẩm sợi carbon theo yêu cầu của khách hàng. Các sản phẩm của chúng tôi được quản lý cẩn thận từ khâu mua nguyên vật liệu cho đến toàn bộ quá trình sản xuất nhằm đảm bảo đạt tiêu chuẩn quốc tế. Chúng tôi cam kết cung cấp cho bạn những sản phẩm chất lượng đáng tin cậy và dịch vụ giao hàng đúng hạn.