¿Qué son los materiales de carbono?
¿Qué son los materiales de carbono?
Hay muchos tipos de materiales de carbono, que incluyen principalmente fibra de carbono, MCMB, grafito natural, carbono vítreo, materiales compuestos de carbono-carbono, carbono duro, porosos. carbón activado y grafito altamente orientado, negro de humo, diamante, nanotubos de carbono, fullereno y el ahora muy caliente grafeno y otros materiales.
Puedo preguntar: ¿Cuáles son los nuevos materiales de carbono?
Los nuevos materiales de carbono incluyen cebolla bucky, bolas de carbono sólidas y bolas de carbono huecas, espuma de carbono, conos de grafito y árboles de carbono, etc.
¿Cuál es la diferencia entre materiales de carbono y materiales de carbono?
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El carbono se refiere al elemento. Los materiales de carbono generalmente se refieren a materiales que contienen elementos de carbono como cuerpo principal.
El carbono se refiere a una sustancia que contiene carbono compuesta de elementos de carbono sin composición ni propiedades constantes.
Se suelen especificar materiales de carbono. Se refiere específicamente a materiales de carbono y grafito. Los materiales de carbono son materiales que contienen carbono en un sentido amplio.
Arriba.
¿Qué son los materiales macrocarbonados y los materiales nanocarbonados y cuáles son las diferencias entre ellos?
Macro: diamante de grafito
Nano: grafeno (el tema de investigación más candente), carbono sesenta (C60), etc.
Diferencia: Puedes ver el grafito como capas de moléculas de carbono, también hay interacciones entre las capas moleculares. En el caso del grafeno, se extraen de él una o varias capas moleculares, de esta forma, debido a la influencia de la baja coordinación, la interacción entre moléculas cambia (Específicamente. : la longitud del enlace se reduce, la fuerza del enlace aumenta) Esto hará que el grafeno a nanoescala tenga una serie de efectos de tamaño, como un aumento en el módulo de Young, una disminución en el punto de fusión, un cambio en el espectro Raman, etc.
¿Qué son los compuestos carbono/carbono y cuáles son sus características?
Los materiales compuestos de carbono/carbono tienen baja densidad (<2,0 g/cm3), alta resistencia específica, alto módulo específico, alta conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión, buena resistencia al choque térmico y estabilidad dimensional debido a su avanzado ventajas, actualmente es el único material candidato para aplicaciones por encima de 1650 °C, y la temperatura teórica máxima es de hasta 2600 °C, por lo que se considera el material de alta temperatura más prometedor.
Aunque los materiales compuestos de carbono/carbono tienen muchas propiedades excelentes a altas temperaturas, sufren reacciones de oxidación en un ambiente aeróbico a temperaturas superiores a 400 °C, lo que resulta en una fuerte disminución en el rendimiento del material. Por tanto, la aplicación de materiales compuestos carbono/carbono en ambientes aeróbicos de alta temperatura debe contar con medidas de protección contra la oxidación. La protección contra la oxidación de los materiales compuestos de carbono/carbono se realiza principalmente a través de las dos formas siguientes, es decir, a temperaturas más bajas, se puede utilizar la modificación de la matriz y la pasivación de los puntos tensioactivos para proteger los materiales compuestos de carbono/carbono a medida que aumenta la temperatura. debe usarse para aislar el material compuesto de carbono/carbono
del contacto directo con el oxígeno para lograr el propósito de protección contra la oxidación. El método más utilizado en la actualidad es el recubrimiento. Con el avance continuo de la tecnología, se depende cada vez más del rendimiento a temperaturas ultraaltas de los materiales compuestos de carbono/carbono. La única solución viable de protección contra la oxidación en condiciones de temperaturas ultraaltas. Sólo será protección.
¿Cuáles son las características de los materiales de carbono? Enumere 3 materiales de carbono con estructuras diferentes
Diamante, grafito y grafeno.
¿Cuál es la diferencia entre nanomateriales de carbono y materiales de nanocarbono?
Los materiales de nanocarbono se refieren a materiales de carbono con al menos una dimensión de la fase dispersa menor que 100 nm. La fase dispersa puede estar compuesta de átomos de carbono, átomos heterogéneos (átomos distintos de carbono) o incluso nanoporos. Los materiales de nanocarbono incluyen principalmente tres tipos: nanotubos de carbono, nanofibras de carbono y nanoesferas de carbono.
Los nanomateriales de carbono son un término relativamente general, que incluye nanotubos de carbono, nanofibras de carbono, etc., por lo que ambos términos son diferentes y están relacionados.
¿Cuáles son las aplicaciones de los materiales refractarios que contienen carbono?
Las pruebas de femtosegundo encontraron que los materiales refractarios que contienen carbono se pueden dividir en tres categorías: productos carbonosos, productos de arcilla de grafito y productos de carburo de silicio. .
Los productos carbonosos son productos elaborados con carbono como componente principal, coque, grafito o antracita tratada térmicamente como materias primas y materiales orgánicos que contienen carbono como aglutinantes. Dichos productos incluyen ladrillos de carbón con coque o antracita como componente principal y ladrillos de carbón de grafito artificial y semigrafito grafito. Los productos carbonosos tienen buena resistencia al calor, resistencia a la corrosión, resistencia a altas temperaturas y conductividad térmica a altas temperaturas, y actualmente se utilizan principalmente en altos hornos.
Los productos de arcilla de grafito son materiales refractarios elaborados a partir de grafito natural como materia prima y arcilla como aglutinante.
Tiene buena conductividad térmica, resistencia a altas temperaturas, no interactúa con el metal fundido y tiene una pequeña expansión térmica. Dichos productos incluyen crisoles de arcilla de grafito, tanques de destilación, ladrillos de tapón para acero fundido, ladrillos de boquilla y ladrillos de revestimiento de tambores de acero. Entre ellos, los crisoles de arcilla de grafito para la fabricación de acero y metales no ferrosos son los más producidos y utilizados.
Los productos de carburo de silicio son materiales refractarios avanzados producidos a partir de carburo de silicio (SiC). Tiene buena resistencia al desgaste y a la corrosión, resistencia a altas temperaturas, alta conductividad térmica, pequeño coeficiente de expansión térmica y buena resistencia al choque térmico. En los últimos años, sus campos de aplicación se han ido ampliando. Los productos de carburo de silicio se pueden dividir en los siguientes tres tipos según los diferentes agentes aglutinantes:
Aglutinante de óxido%26mdash;%26mdash; Utilizando arcilla y dióxido de silicio como agentes aglutinantes;
Combinación de nitruro. %26mdash;%26mdash;utilizando nitruro de silicio (Si3N4) o nitruro de silicio que contiene oxígeno (Si2ON2) como agente aglutinante;
Autoadherente%26mdash;%26mdash;utilizando la recristalización del efecto de carburo de silicio.
Los productos de carburo de silicio se pueden utilizar actualmente en la fundición de acero para revestimientos de cazos, boquillas, tapones, fondos y jefes de altos hornos, canales de grifos, grifos de convertidores y hornos eléctricos y hornos de calentamiento sin refrigeración por agua. etc. En la fundición de metales no ferrosos (zinc, cobre, aluminio), se utiliza ampliamente en destiladores, bandejas de torres de destilación, paredes laterales de celdas electrolíticas, tuberías de metal fundido, bombas de succión y crisoles de fundición de metales, etc.
¿Cuáles son las áreas de aplicación clave de los materiales compuestos de fibra de carbono?
La cantidad de materiales compuestos se ha convertido en un indicador importante del avance del equipo militar.
El auge de los materiales compuestos ha enriquecido la familia de materiales moderna. En particular, la aparición de materiales compuestos reforzados con fibra de carbono con alta resistencia, alto módulo y baja gravedad específica los ha convertido en uno de los materiales candidatos importantes para diversos tipos de equipos militares y civiles.
El Departamento de Defensa de EE. UU. mencionó en su pronóstico de desarrollo de materiales de defensa para 2025 que solo los materiales compuestos pueden mejorar simultáneamente la fuerza, el módulo y la resistencia a altas temperaturas en más de un 25% sobre la base existente.
Por este motivo, los materiales compuestos se están convirtiendo en materiales clave para equipos de aviación y defensa.
1. Campo aeroespacial
La aplicación de materiales compuestos reforzados con fibra en aviones se remonta a hace 30 años en las partes de cola de los F-14 de la Armada y la Fuerza Aérea de los EE. UU. Los aviones de combate F-15 adoptan material epoxi de fibra de boro. Después de eso, la gente descubrió las excelentes propiedades de los materiales compuestos de fibra de carbono y comenzaron a utilizarlos gradualmente en aviones militares y de transporte.
Los materiales compuestos de fibra de carbono se utilizaron por primera vez en aviones, principalmente en estructuras secundarias, incluidos carenados, paneles de control y pequeñas puertas de cabina. Sin embargo, con el avance de la tecnología de procesos, los materiales compuestos de fibra de carbono se están utilizando gradualmente en otras partes, como las alas y el fuselaje.
La razón por la que la industria aeroespacial opta por utilizar materiales compuestos de fibra de carbono no es solo porque este material puede reducir el peso del fuselaje, sino que también tiene excelentes propiedades como resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga. Sin embargo, en comparación con los materiales metálicos tradicionales, los materiales compuestos de fibra de carbono todavía no se utilizan ampliamente debido a su alto costo.
2. Industria automotriz
Las propiedades de los materiales y las tendencias de desarrollo de los materiales compuestos de fibra de carbono se ajustan a las necesidades de desarrollo de peso ligero de la industria automotriz, especialmente con el desarrollo de vehículos de nueva energía, el carbono. materiales compuestos de fibra Se utilizará cada vez más en los automóviles.
En vista del excelente rendimiento de los materiales compuestos de fibra de carbono, poco a poco ha comenzado a utilizarse en la decoración interior y exterior de automóviles, chasis y componentes eléctricos de automóviles extranjeros.
En el futuro, la aplicación de materiales compuestos de fibra de carbono y materiales compuestos termoplásticos en la industria del automóvil sustituirá a las piezas metálicas tradicionales.
3. Barcos marinos
En la década de 1940, la Marina de los Estados Unidos utilizó por primera vez materiales compuestos de fibra de carbono en la construcción de barcos. Gracias a su excelente desempeño en ambientes de agua de mar, es ampliamente utilizado en embarcaciones marinas.
El concepto de diseño de excelente confort y las ventajas de los cascos sin costuras de materiales compuestos han impulsado aún más el desarrollo de varios barcos compuestos.
En los últimos años, el uso de materiales compuestos de fibra de carbono en los barcos ha seguido aumentando, incluyendo principalmente cascos, pisos, cubiertas, mamparos y superestructuras como sistemas de tuberías y tanques de combustible.
La aplicación de materiales compuestos de fibra de carbono no sólo reduce los costes de fabricación y mantenimiento, mejora la apariencia, sino que también reduce el tonelaje y mejora la seguridad.
4. Generación de energía eólica
En el campo de la generación de energía eólica, los materiales compuestos son los principales materiales para la fabricación de palas de generación de energía eólica y otros componentes estructurales importantes. el peso de las palas está compuesto de materiales compuestos, que pueden cumplir con los requisitos para desarrollar palas de generación de energía a gran escala, livianas, de alto rendimiento y de bajo costo.
Con la aplicación generalizada de la fibra de carbono de gran remolque y la continua reducción de los precios de la fibra de carbono, la aplicación de fibra de carbono en palas de gran tamaño se ha convertido en una tendencia.
En la futura fabricación de palas de energía eólica, la fibra de carbono sustituirá parte de la fibra de vidrio en las palas, y el aumento gradual de su uso es un resultado inevitable del desarrollo de materiales compuestos de fibra de carbono de alto rendimiento.
Artículos deportivos
En la actualidad, los materiales compuestos reforzados con fibra de carbono han formado un gran mercado en el campo del equipamiento deportivo.
Dado que los deportes tienen requisitos cada vez más estrictos para el equipamiento deportivo, la aplicación de materiales compuestos reforzados con fibra de carbono al equipamiento deportivo es una tendencia importante en el equipamiento deportivo del siglo XXI.
Bicicletas
A mediados de la década de 1980, Italia, Francia, Reino Unido y Estados Unidos desarrollaron sucesivamente bicicletas de fibra de carbono con tubos de fibra de carbono y juntas de aleación de aluminio unidas en un cuadro.
Su marco es más liviano que un marco de acero al cromo-molibdeno, pero su resistencia y rigidez son mayores que las de un marco de acero al cromo-molibdeno. Por lo tanto, una vez que se desarrolló con éxito, se utilizó como un marco especializado. coche de competición.
La "montura" del famoso ciclista alemán Ulrich, que una vez ganó el campeonato masculino de carreras ciclistas en ruta, es un soporte fabricado con materiales compuestos reforzados con fibra de carbono, con una masa de sólo 7,5 kg.
Actualmente, el proceso de moldeo por transferencia de resina (RTM) se utiliza generalmente para producir bicicletas en masa.
Palos de golf
En 1972, la compañía estadounidense Shakespeare utilizó el bobinado de filamentos para fabricar palos de golf. Ese mismo año, la empresa estadounidense G. Brewer utiliza CFRP (material compuesto reforzado con fibra de carbono) para fabricar el palo. Desde entonces, para adaptarse a los requisitos de distancia de vuelo y estabilidad direccional de la pelota, se ha mejorado en términos de peso, tamaño y carga.
Ahora...