Репортаж от Wedoany，Ахенский университет прикладных наук (FH Aachen) с помощью новой плазменной технологии сократил время ключевого этапа стабилизации в производстве углеродного волокна с 60 минут до 7 минут, снизив энергопотребление на 80%, а длину производственной линии — с 30 метров до примерно 4 метров.
Углеродное волокно является армирующим материалом для композитов (волокнисто-армированных пластиков, FVK) и широко используется в авиастроении, автомобилестроении и роторах ветрогенераторов. В настоящее время углеродное волокно обычно производится из полиакрилонитрила (PAN) в печах, что является сложным и дорогостоящим процессом. PAN-волокна обычно производятся компаниями Bayer (бренд Dralon) или Hoechst (бренд Dolan). Традиционный процесс состоит из двух этапов: стабилизации и карбонизации. На этапе стабилизации PAN-волокна проходят через промышленную печь длиной около 30 метров со скоростью миллиметры в минуту, нагреваясь до примерно 300°C в течение 60 минут, что требует огромных энергозатрат и высоких затрат на строительство цеха.
Исследователи из Института микроволновых и плазменных технологий (IMP) Ахенского университета прикладных наук обнаружили, что эту ситуацию можно изменить с помощью независимой плазмы. На начальном этапе исследований предпринимались попытки обрабатывать поверхность PAN плазменными струями, и было обнаружено, что плазма может обеспечить достаточную энергию, но струйное воздействие приводит к концентрации энергии в точечных участках волокна, вызывая его прожиг. Кроме того, традиционная искусственная плазма зависит от таких компонентов, как электроды. Руководитель IMP, профессор доктор Хольгер Хойерманн, сообщил, что исследовательской группе удалось отделить плазму от электродов и свободно формировать ее форму, создав цилиндрическую расширенную независимую плазму. Эта плазма может использоваться как инструмент, позволяющий PAN-волокнам проходить через нее без прямого контакта, обеспечивая равномерное распределение тепла, предотвращая прожиг и достигая контролируемой стабилизации.
В новом методе PAN-волокна проходят через устройство со скоростью 1 мм в секунду, и общее время пребывания сокращается с 60 минут до 7 минут для полной стабилизации. Энергопотребление на этапе стабилизации снижается на 80%, а длина производственной линии сокращается с 30 метров до примерно 4 метров. Исследователи отмечают, что устройство может быть дополнительно оптимизировано для промышленного применения, например, 16 новых плазменных устройств, расположенных параллельно в матрице 4×4, позволят сократить время пребывания волокна в печи до 6 минут. Дальнейшая оптимизация может сократить это время до минимум 4 минут.
Данный материал скомпилирован платформой Wedoany. При цитировании материалов, созданных с помощью искусственного интеллекта (ИИ), необходимо обязательно указывать источник — «Wedoany». В случае выявления нарушения прав или иных проблем просим своевременно информировать нас. Сайт оперативно внесёт изменения или удалит материал.Электронная почта: news@wedoany.com
