碳纤维：过去、现在和未来

投稿专栏 • 2022年12月15日 09:59 • 阅读 6794

一根人的头发最多可以承受 3 盎司的重量，也就是十几便士，而不会断裂。把你头上所有的头发加在一起，你的头发可以承受 12 吨！

现在，想象一根碳基细丝，其直径比人类头发丝还小，但强度是钢的 5 倍。听起来很不真实，对吧？

这种基于碳的长丝被称为碳纤维。

一根碳纤维本身是不可思议的，但是当你把多根碳纤维放在一起时，你就有了无限的应用。

但这是从哪里来的呢？继续阅读以了解碳纤维的过去、现在和未来。

已知最早的碳丝是由 Joseph Wilson Swan 爵士在 1800 年代中期开发的。

但直到1879年托马斯·爱迪生用碳丝制成第一个白炽灯泡时，碳纤维才真正投入实际应用。

爱迪生将棉线或竹条塑造成所需的形状，然后将它们过热，使它们的纤维素结构碳化。

最终，灯泡中的碳丝被钨取代。只有海军舰艇继续使用碳丝，因为它们比钨丝更能承受船只的振动。

我们今天所知的转变始于 1956 年，当时联合碳化物公司开设了帕尔马技术中心并聘请了 Roger Bacon 博士。

基于 1800 年代后期使用的碳弧灯，培根开始尝试使用石墨。他的工作是尝试确定石墨的三相点，即液态、气态和固态物质处于平衡状态的时间。

通过这个过程，他发现了他所谓的晶须，即在微小尺寸下具有巨大强度的碳纤维。

世界各地的科学家和公司都在继续研究和开发这种材料。

过去，碳纤维的机械性能和应用受到限制。它被成型然后过热以碳化，这个过程称为热解。

自 1950 年代以来碳纤维的发展推动了制造业的进步，几乎任何东西都可以由碳纤维制成。

用途几乎跨越所有行业：

过去，开发这种材料的成本效益一直是一个主要的障碍。总体而言，价格已从每磅 15 美元降至每磅 7 美元。

随着技术和制造业的不断进步，它们将继续呈下降趋势。

碳纤维材料的多功能性、强度和轻质特性使其成为未来的材料。它在您能想到的每个行业都有无限的应用。