Instituto de Materiais de Ningbo, Academia Chinesa de Ciências, fibra de carbono de alto desempenho e sua equipe de compósitos (anteriormente conhecido como Instituto de Materiais de Ningbo, Academia Chinesa de Ciências, Divisão de Fibras Especiais, doravante denominado "Instituto de Materiais de Ningbo, Equipe de Fibra de Carbono ") foi criada em 2008, com foco na localização de fibra de carbono de alto desempenho de pesquisa e desenvolvimento tecnológico, após mais de 10 anos de desenvolvimento, a equipe contando com o Laboratório Nacional de Engenharia da Comissão de Desenvolvimento e Reforma, o teste e caracterização de fibra de carbono plataforma da Comissão de Desenvolvimento e Reforma, do Laboratório Provincial de Engenharia de Zhejiang e outras plataformas para formar um sistema técnico com direitos de propriedade intelectual totalmente independentes de três campos principais. Após mais de dez anos de desenvolvimento, a equipe formou três sistemas técnicos principais com sistemas completamente independentes direitos de propriedade intelectual, contando com o Laboratório Nacional de Engenharia da Comissão de Desenvolvimento e Reforma (NDRC), a Plataforma de Testes e Caracterização de Fibra de Carbono da NDRC e o Laboratório de Engenharia da Província de Zhejiang:
Tecnologia de preparação de fibra de carbono de alto desempenho: a equipe possui o Laboratório Nacional de Engenharia de Tecnologia de Preparação de Fibra de Carbono da NDRC, o Laboratório Provincial de Engenharia de Tecnologia de Industrialização de Fibra de Carbono de Alto Desempenho de Zhejiang (Centro de Pesquisa) e outras plataformas, e fez avanços na preparação chave tecnologias de fibras de carbono de grau T800- e T{2}}de alta resistência e módulo médio produzidas internamente, e tecnologias chave de preparação de fibras de carbono M40J, M50J, M55J, M60J e M65J produzidas internamente de alta resistência e fibras de carbono de alto módulo. Tecnologia de preparação chave de fibra de carbono de alta resistência e alto modo de grau M40J, M50J, M55J, M60J, M65J, bem como a tecnologia chave de nova geração de fibras de carbono de alta resistência, alto modo e alta extensão de M30X, Tipo M40X, M50X, M55X.
Tecnologia de caracterização e teste de fibra de alto desempenho: a equipe possui a plataforma de teste e caracterização de fibra de carbono da Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma e a "Plataforma de Teste de Preparação e Caracterização de Fibra de Alto Desempenho (Ningbo)" da Associação da Indústria de Fibra Química da China A equipe estabeleceu e melhorou um sistema de teste profissional para testes de fibra de carbono de alto desempenho e desenvolveu as seguintes tecnologias: Fibras de Carboneto de Silício, Fibras de Aramida, Fibras de Poliimida, Fibras de Vidro, Fibras de Basalto e Fibras de Policarbonato. Desenvolvemos uma variedade de métodos de teste de fibra que abrangem fibras de carboneto de silício, fibras de aramida, fibras de poliimida, fibras de vidro, fibras de basalto e outros métodos de teste de fibra, fornecendo serviços de teste e caracterização para dezenas de empresas nacionais, instituições e faculdades e universidades de pesquisa científica.
Processo de pré-impregnado de fibra e tecnologia de processamento: a equipe possui um processo profissional de pré-impregnado de fibra de alto desempenho e uma plataforma de produção, que pode realizar vários tipos de avaliação de processo de pré-impregnado de fibra de carbono e serviços de produção, com base na demanda por pré-impregnados ultrafinos de alta qualidade em diferentes áreas, em janeiro de 2024, a plataforma desenvolveu com sucesso dois modelos de fibras de carbono de alto módulo CNI QM40 (grau M40J) e CNI QM55 (grau M55J). Pré-impregnados ultrafinos, formando capacidade de produção em lote, além de prestar serviços como projeto estrutural, análise e processamento de diversos materiais compósitos.
Além das tecnologias acima, a equipe de fibra de carbono do NIMR também desenvolveu uma série de produtos técnicos, como fibras de carbono à base de acrílico de baixo custo, fibras de carbono metalizadas, agentes de colagem termoplásticos resistentes a altas temperaturas e agentes de lubrificação de seda crua. para atender às necessidades dos clientes. Esta edição apresenta a tecnologia de fibra de carbono banhada em metal.
1Antecedentes tecnológicos
Devido às suas excelentes propriedades, como alta resistência, alto módulo e resistência à corrosão, a fibra de carbono à base de PAN é amplamente utilizada em compósitos de matriz de resina, compósitos de matriz cerâmica e compósitos de matriz metálica. Ao utilizar fibra de carbono para reforçar a matriz metálica, pode melhorar as propriedades mecânicas do material compósito, mas também manter a vantagem do peso leve, de modo que tenha uma ampla gama de perspectivas de aplicação nas indústrias aeroespacial e automotiva.
Atualmente, existe um problema geral de baixa molhabilidade entre a fibra de carbono e a matriz metálica, por exemplo, em compósitos de matriz de alumínio reforçados com fibra de carbono, o fundido de alumínio é difícil de se infiltrar totalmente na fibra de carbono, de modo que fica mal ligado à interface com a matriz, e as fibras de carbono não podem desempenhar um efeito de reforço, o que restringe a expansão do campo dos compósitos com matriz metálica reforçada com fibra de carbono.
O método de galvanoplastia pode depositar uma camada de metal na superfície da fibra de carbono em alta velocidade, em comparação com a fibra de carbono de módulo padrão T300/T700, fibra de carbono de módulo médio T800/T1000, fibra de carbono de alto módulo com teor de carbono superior a 99%, a condutividade é obviamente melhor e é mais propício à deposição de metal na galvanoplastia.
2Características técnicas
A equipe do Instituto de Materiais e Fibra de Carbono de Ningbo possui um conjunto completo de equipamentos de eletrodeposição de superfície contínua, com pesquisa e desenvolvimento independentes de fibra de carbono de alto módulo como matéria-prima, desenvolveu uma tecnologia de revestimento de metal on-line de superfície de fibra de carbono.
Depois que o tratamento de revestimento eletroquímico pode ser introduzido uniformemente na superfície da fibra de níquel, cobre, alumínio e outros tipos diferentes de revestimento de metal, a espessura do revestimento pode ser controlada; ao mesmo tempo, as propriedades mecânicas da fibra de carbono tratada quase não perdem e a condutividade é bastante melhorada. A resistência das fibras de carbono metalizadas foi testada em até 2 ohms por metro; esta tecnologia é aplicável à metalização de fibras de carbono 1-24K tow.
Aplicações potenciais: A fibra de carbono metalizada pode atender às necessidades de campos aeroespaciais, como antenas, sensores, blindagem eletromagnética, campos de energia como rotores de motores de alta velocidade, materiais de aquecimento elétrico e fios médicos.
3 Patentes principais e métodos de cooperação
1),Patente de Invenção CN114775274A Um método e dispositivo para metalização superficial contínua de fibra de carbono (Autorizado)
Inventores de patentes: Qian Xin, Ma Hongbo, Jin Lu, Zhang Yonggang, Wang Xuefei, Zhong Junjun, Zhi Jianhai
A presente invenção refere-se ao campo técnico de tratamento superficial de fibra de carbono e divulga um método e dispositivo para metalização superficial contínua de fibra de carbono, que pode realizar a preparação contínua de metalização superficial de fibra de carbono, com equipamento simples e ciclo de tratamento curto.
2),Patente de invenção CN112861337B Um método para prever a temperatura da superfície da fibra de carbono após aquecimento por uma linha fina de fibra de carbono (Autorizado)
Inventor da patente: Su Hongming, Zhang Yonggang, Yu Shuixin, Wo Junkang, artigo maçã
A presente invenção divulga um método para prever a temperatura da superfície de uma linha fina de fibra de carbono após o aquecimento, usando um método de modelo matemático para prever a temperatura da superfície da linha fina de fibra de carbono após o aquecimento, e usando este método para reduzir as juntas da linha fina de fibra de carbono e melhorar o comprimento da linha fina de fibra de carbono para obter os efeitos de construção simples, maior segurança e estética e redução de custo e peso.