افزایش آینده در ظرفیت تولید فیبر کربن گرمانرم به نفع کدام صنایع خواهد بود؟

1. هوافضا: استفاده از کامپوزیت های فیبر کربن در هواپیما با سازه های کمکی مانند ایلرون، زبانه های تریم و سکان آغاز شد. پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن (CFRP) خواص مکانیکی بسیار خوبی از جمله نسبت استحکام به وزن بالا و نسبت سختی به وزن بالا را نشان می دهند. با پیشرفت تکنولوژی، عملکرد الیاف و ماتریس ها به طور قابل توجهی بهبود یافته است، و عملکرد ورقه ها را افزایش داده و این مواد را قادر می سازد تا در سازه های اصلی هواپیما مانند بدنه، تثبیت کننده های عمودی، جعبه های عقب و بال ها استفاده شوند و جایگزین آلیاژهای فلزی سبک وزن سنتی شوند. الیاف کربن ترموپلاستیک می توانند جایگزین برخی از الیاف کربن ترموست شوند و عملکرد بهتری را برای این قطعات فراهم کنند.

2. نیروی بادبر اساس گزارش شورای جهانی انرژی بادی، مجموع ظرفیت نصب شده نیروگاه بادی در سراسر جهان در سال 2020 به حدود 743 گیگاوات رسید که با افزایش 53 درصدی ظرفیت نیروگاه بادی تازه نصب شده، در مجموع به 93 گیگاوات رسید. در پره‌های توربین‌های بادی، فیبر کربن نسبت به فایبرگلاس مزیت مشخصی دارد و مدول کششی ویژه بالاتر، استحکام کششی ویژه بالاتر و مقاومت در برابر خستگی بهتر را ارائه می‌دهد. مصرف فیبر کربن در سازه های توربین بادی از حدود 800 تن در سال 2004 به بیش از 30 تن در سال 2021 افزایش یافته است و انتظار می رود تا سال 2025 از 81 تن فراتر رود. کامپوزیت های فیبر کربن ترموپلاستیک همچنین می توانند به طور گسترده در تجهیزات در حال رشد انرژی باد استفاده شوند. بخش

3. خودروسازیدر دهه گذشته، استانداردهای جهانی سخت‌تر آلایندگی خودرو و رشد سریع خودروهای الکتریکی، صنعت را به سمت معرفی مجدد فیبر کربن برای کاهش وزن سوق داده است. استفاده از مواد سبک وزن مانند کامپوزیت های CFRP در سازه های خودرو مستقیم ترین روش برای دستیابی به کاهش وزن است. مصرف فیبر کربن در سال 2013 با ادامه روند صعودی افزایش چشمگیری داشت. در سال 2021، تقاضا برای فیبر کربن 9.5 تن بود و انتظار می رود تا سال 2024 از 12.6 تن فراتر رود. چین بزرگترین مرکز تولید خودروهای الکتریکی و همچنین بزرگترین بازار نهایی است. استفاده از فیبر کربن ترموپلاستیک در خودروها می تواند عملکرد شتاب قوی تری را ارائه دهد و در عین حال محافظت ایمنی بهتری را نیز ارائه دهد.

4. عروق تحت فشار: ظروف ذخیره سازی گاز فشار بالا یکی از بزرگترین و سریع ترین بازارهای در حال رشد برای کامپوزیت های پیشرفته، به ویژه کامپوزیت های فیبر کربنی با فیلامنت است. با توجه به مقاومت عالی در برابر خستگی کامپوزیت های فیبر کربنی، عمر مفید مخازن تحت فشار کامپوزیت نوع III و نوع IV CFRP می تواند تا 30 سال برسد. مخزن بدون آستر کامپوزیتی فیبر کربنی نوع V برای اولین بار در سال 2012 برای ذخیره آرگون در قطعات ماهواره ای ساخته شد. یکی از کاربردهای نوارهای یک طرفه کامپوزیت فیبر کربن ترموپلاستیک تولید مخازن تحت فشار است که پتانسیل زیادی در بازار برای ذخیره سازی هیدروژن با فشار بالا، آرگون و سایر گازها در آینده دارد.

5-ورزش: محصولات کلیدی ساخته شده از فیبر کربن عبارتند از چوب گلف، چوب ماهیگیری و راکت تنیس. از سال 2010، استفاده از فیبر کربن در تجهیزات ورزشی و تفریحی روند رشد ثابتی را نشان داده است. در سال 2021، مقدار فیبر کربن مورد استفاده در ورزش به 18.5 تن رسید. چوب گلف و دوچرخه بیشترین مصرف فیبر کربن را به خود اختصاص داده اند که به ترتیب 27.6% و 25.4% از کل مصرف را تشکیل می دهند. انتظار می‌رود کالاهای ورزشی ساخته‌شده از کامپوزیت‌های فیبر کربنی گرمانرم، ورزش‌های رقابتی را به محدودیت‌های جدیدی برسانند، در حالی که بهبود در ظرفیت تولید به کاهش قیمت این کالاهای ورزشی ادامه خواهد داد و آنها را در زندگی روزمره در دسترس‌تر می‌سازد.

بازیافت محصولات فیبر کربن دور ریخته شده ضروری است و فرآیند اجرا نیاز به بهبود دارد.

افزایش ظرفیت تولید کامپوزیت‌های فیبر کربن گرمانرم در واقع می‌تواند باعث پیشرفت سریع در صنعت فیبر کربن شود و پیشرفت‌ها را در هوافضا، انرژی باد، تولید خودرو، مخازن تحت فشار و سایر بخش‌ها ارتقا دهد. با این حال، با یک چالش مهم نیز روبرو خواهد شد: نحوه بازیافت موثر محصولات فیبر کربن ترموپلاستیک آسیب دیده یا دور ریخته شده. با ظرفیت پایین تولید فعلی کامپوزیت ها و محصولات فیبر کربن گرمانرم، پیش بینی می شود که تا سال 2025، فرآیند تولید می تواند سالانه 20،{2}} تن ضایعات و قطعات قراضه تولید کند. اگر ظرفیت تولید در آینده به میزان قابل توجهی افزایش یابد، حجم این زباله ها نیز به میزان قابل توجهی افزایش خواهد یافت.

از مواد خام تا محصولات نهایی، فرآیند تولید کامپوزیت مقدار زیادی ضایعات از جمله الیاف/پارچه‌های خشک، پیش‌آب‌دهی‌های پخته شده یا پخته‌نشده، زیورآلات، نمونه‌های آزمایشی و محصولات تایید نشده تولید می‌کند. متوسط ​​نرخ قراضه برای تولید کامپوزیت فیبر کربن تقریباً 32.4٪ است. بسته به فرآیندهای تولید یا زمینه های کاربردی، روش های تولید سنتی مانند فرآیندهای اتوکلاو در هوافضا دارای نرخ ضایعات بیش از 50٪ هستند، در حالی که تولید دست ساز در کالاهای ورزشی دارای نرخ ضایعات بین 4٪ تا 8٪ است. برای فرآیندهای مدرن‌تر تولید کامپوزیت، نرخ ضایعات بین 30 تا 50 درصد برای فرآیندهای قالب‌گیری و کامپوزیت، 5 تا 10 درصد برای فرآیندهای پالتروژن و 2 تا 3 درصد برای فرآیندهای سیم‌پیچ رشته است.