Materialele din fibre de carbon câștigă popularitate datorită gamei lor largi de aplicații în aerospațial, automobile, transport feroviar, dispozitive medicale de înaltă calitate și echipamente sportive. Proprietățile sale de înaltă rezistență au adus o nouă speranță pentru dezvoltare în multe industrii. Fibra de carbon poate fi clasificată în tipuri pe bază de petrol și pe bază de bio. În prezent, fibra de carbon pe bază de petrol are performanțe superioare și un volum de producție mai mare decât fibra de carbon pe bază de bio, dar aceasta din urmă are încă un potențial semnificativ.
Fibra de carbon pe bază de petrol domină piața
Produsele din fibră de carbon pe bază de petrol sunt în prezent liderii pieței. Acestea includ fibre de carbon pe bază de poliacrilonitril (PAN), pe bază de pas și vâscoză. Fibrele de carbon bazate pe PAN reprezintă peste 90%din producția totală de fibre de carbon, fibrele pe bază de pas reprezintă aproximativ 7%, iar fibrele pe bază de vâscoză reprezintă aproximativ 1%. Această diferență se datorează în principal diferențelor de dificultate de performanță și procesare. Fibra de carbon pe bază de PAN este produsul dominant pe piață și piatra de temelie a poziției de piață a fibrei de carbon pe bază de petrol.
Fibra de carbon este un filament subțire uimitor din cristale de carbon aproape pure, cu un diametru de micrometre 5 - 10. Are de cinci ori rezistența mecanică și de două ori duritatea oțelului. Fibra de carbon a fost inițial fabricată din materiale pe bază de plante, cum ar fi celuloza și raionul, dar ulterior a fost înlocuită de produse pe bază de petrol, datorită costurilor mai mici și a performanțelor mai bune.
Pentru a face fibre de carbon, petrolul este prelucrat pentru prima dată în tigaie extrem de toxică. Este atras în filamente fine și apoi încălzit în cuptoare fără oxigen. Cu toate acestea, acest proces de producție consumă o energie considerabilă și generează numeroase emisii și toxine. Spre deosebire de trecut, când costul a fost preocuparea principală, sustenabilitatea este acum mai critică, iar petrolul nu mai este la fel de ieftin.
De ce să dezvolți fibre de carbon pe bază de bio?
În comparație cu fibrele pe bază de PAN, fibra de carbon pe bază de bio are performanțe medii până la nivel scăzut. Deci, de ce să -l dezvolți? Aceasta necesită înțelegerea dezavantajelor fibrei de carbon pe bază de petrol.
Producția de fibre de carbon pe bază de petrol este intensă în energie, produce substanțe dăunătoare și dăunează mediului. În plus, produsele din fibră de carbon sunt dificil de reciclat, ceea ce duce la costuri ridicate de producție și dificultăți de post-procesare. Pentru a reduce costurile de producție și dependența de materiile prime fosile, cercetările asupra precurgătorilor din fibre de carbon pe bază de bio. De exemplu, zaharurile ligninei, glicerinei și lignocelulozice sunt explorate ca materii prime alternative.
Protecția mediului este o problemă globală presantă și un consens între toate țările. Deși materialele din fibră de carbon au avantaje evidente, acestea nu sunt ecologice. Prin urmare, oamenii de știință caută soluții, iar „neutralitatea carbonului” a devenit o forță motrice pentru dezvoltarea fibrei de carbon pe bază de bio. Fibra de carbon pe bază de petrol nu poate înlocui fibra de carbon pe bază de bio, iar în viitor, ambele tipuri se vor dezvolta în paralel. Cheia este ce direcție va observa descoperiri și realizări mai mari.
