۷۰,۰۰۰ تومان۸۵,۰۰۰ تومان
۱۰۰,۰۰۰ تومان۱۴۰,۰۰۰ تومان
۶۰,۰۰۰ تومان۷۵,۰۰۰ تومان
۴۷,۵۰۰ تومان۶۵,۰۰۰ تومان

الیاف کربن (CFRP)

الیاف کربن یا فیبر کربن (CFRP)، فیبرهای تشکیل شده از اتم های کربن و به قطر ۵ تا ۱۰ میکرومتر می باشد. بنا بر گزارش منتشر شده توسط Research and Markets، تقاضا سالانه برای خرید الیاف کربن (CFRP) در بازار جهانی و تا سال ۲۰۲۰ به مقدار ۱۴۱۰۰۰ متر مکعب خواهد رسید. همچنین Research and Market پیش بینی کرد، تا سال ۲۰۲۰ حجم خرید و فروش الیاف کربن(CFRP) به میزان ۲۵٫۲ بیلیون دلار برسد.

هرچند قیمت خرید و فروش الیاف کربن (CFRP) در مقایسه با الیاف مشابه نظیر الیاف شیشه ای (GFRP) بیشتر می باشد ولی خصوصیاتی همچون مقاومت کششی بالا، وزن پایین، سختی بالا، مقاومت شیمیایی بالا از مزایای آن می باشد. به همین دلیل استفاده از این نوع الیاف در صنایعی همچون هوا و فضا، مهندسی عمران، صنایع نظامی، خودرو سازی و… بسیار مرسوم می باشد.

تاریخچه الیاف کربن

در دهه ۱۹۵۰ میلادی، الیاف کربن با داشتن وزن سبک علاوه بر مقاومت و سختی بالا، جهت ساخت سازه های فوق سبک تولید گردید. در ابتدا و به دلیل قیمت بسیار بالا در بازار فروش، استفاده از این نوع الیاف در صنعت محدود بود. در سال ۱۹۶۰ ریچارد میلینگتون (Richard Millington) از کمپانی Thompson Fiberglas فرآیندی را برای تولید یک فیبر با کربن بالا (۹۹ درصد) با استفاده از ابریشم مصنوعی به عنوان پیش ماده ابداع کرد و باعث پایین آمدن قیمت کربن در بازار خرید و فروش گردید. پایین آمدن قیمت فیبر کربن این امکان را برآورد ساخت تا در صنعت ساختمان و پل جهت مقاوم سازی و تقویت سازه های مختلف مورد استفاده قرار گیرد. امروزه این نوع از الیاف CFRP به عنوان جزء تامین کننده مقاومت در کامپوزیت های پلیمری با مقاومت بالا در صنایع مختلف و همچنین صنعت مقاوم سازی (به دلیل هزینه و قیمت مناسب) مورد استفاده قرار می گیرند.

ویژگی های فیبر کربن (CFRP)

فیبر کربن دارای مقاومت کششی بسیار بالایی بوده و بعلت ابعادشان بسیار محکم می باشند. در حقیقت الیاف کربن باید قویترین ماده ای باشد که وجود دارد. هر فیبر دارای قطری به اندازه ۵ تا ۱۰ میکرون می باشد. برای اینکه بتوانید درک کنید که فیبر کربن چه مقدار کوچک است بدانید که هر میکرون برابر با ۰٫۰۰۰۰۳۹ اینچ می باشد. قطر یک رشته از تار عنکبوت بین ۳ تا ۸ میکرون می باشد.

ویژگی های متنوع، فیبر کربن را به عنوان گزینه مناسبی جهت استفاده در صنایع مختلف همچون مقاوم سازی و بهسازی انواع سازه تبدیل کرده است. خصوصیات این نوع از الیاف عبارتند از:

  • نسبت مقاومت بالا به وزن
  • سختی الیاف کربن دو برابر سختی فولاد می باشد
  • مقاومت در برابر خوردگی
  • رسانای الکتریکی: الیاف کربن رسانای جریان برق می باشند.
  • مقاومت کششی خوب ولی شکننده
  • مقاومت خستگی
  • ضد حریق / غیر قابل اشتعال
  • رسانای حرارتی بالا در برخی از اشکال
  • ضریب انبساط حرارتی پایین
  • غیر سمی
  • قیمت نسبتا بالا
  • نیازمند تجهیزات و نیروی کار ماهر جهت استفاده

الیاف کربن چگونه ساخته می شود؟

الیاف کربن از پلیمرهای ارگانیک تشکیل شده است. پلیمرهای ارگانیک شامل رشته های بلند مولکول می باشد که با اتم های کربن به یکدیگر متصل شده اند. بیشتر الیاف کربن (تقریبا ۹۰ درصد) با استفاده از فرآیند پلی آکریلونیتریل (PAN) ساخته می شود. همچنین مقدار اندکی از این نوع از فیبر (تقریبا ۱۰ درصد) با استفاده از ابریشم مصنوعی یا فرآیند زفت نفتی (petroleum pitch process) تهیه می گردد. انواع مختلفی از گازها و میعانات و مواد دیگر برای ایجاد اثرات خاص، کیفیت ها و گریدهای مختلف فیبر کربن در فرآیند ساخت مورد استفاده قرار می گیرد. تولید کنندگان الیاف کربن ترکیب های متفاوتی از مواد خام مورد را مورد استفاده قرار می دهند. آنها معمولا فرمولاسیون خاص خود را به عنوان یک راز تجاری در نظر گرفته و ارائه نمی کنند.

فیبر کربن (CFRP) در کدامیک از صنایع کاربرد دارد؟

در هر صنعتی که ترکیبی از مقاومت بالا و وزن پایین حایز اهمیت باشد، الیاف کربن گزینه مناسبی می باشد. هنگامی که الیاف کربن برای ساخت یک کامپوزیت با رزین ترکیب می شود، قطعاتی را می توان تولید کرد که به شدت سبک و مقاوم می باشند. مهمترین صنایعی که الیاف کربن در آن کاربرد بالایی دارد عبارتند از:

  • مقاوم سازی انواع سازه ها
  • صنعت خودرو سازی
  • صنعت هوا و فضا و تجهیزات دفاعی
  • صنایع دریایی
  • انرژی باد
  • تجهیزات ورزشی
  • تجهیزات پزشکی
  • ذخیره انرژی

مقاوم سازی انواع سازه ها

در طی سالیان اخیر مطالعات گسترده ای جهت یافتن روش های تقویت و مقاوم سازی سازه ها به منظور بهبود عملکرد لرزه ای آن ها صورت گرفته است. به همین منظور روش های گوناگونی مورد استفاده قرار گرفته است. در بین این روش ها و در طی سالیان اخیر، مقاوم سازی لرزه ای با استفاده از کامپوزیت های FRP  ساخته شده با الیاف کربن به عنوان یک تکنولوژی کارآمد و ارزان قیمت در بین جامعه ی مهندسی عمران اقبال قابل قبولی پیدا کرده است.

صنعت خودرو سازی

افزایش نوسان در قیمت نفت و تاثیر فعالیت های انسانی بر آلودگی محیط زیست و گرم شدن زمین تمرکز را بر راهکارهایی که حمل و نقل زمینی را موثر تر می کند افزایش داده است. گزینه کاهش وزن خودرو یکی از راه حل هایی است که بسیار مورد توجه قرار گرفته است. بر مبنای برهان کاهش جرم، یک خودرو سبک تر نیازمند سیستم تعلیق سبک تر و درنتیجه یک موتور با ابعاد کوچک تر برای ایجاد شتاب می باشد.
کامپوزیت های ساخته شده از الیاف کربن در مقایسه با مواد دیگر پتانسیل کاهش وزن بیشتری دارند. فیبر کربن کربن ۸ برابر محکم تر از آلومینیوم و ۱٫۵ برابر سبک تر می باشد. بر این اساس و با استفاده از کامپوزیت های ساخته شده از فیبر کربن وزن نهایی خودرو بین ۵۰ تا ۷۰ درصد کاهش می یابد.
در حال حاضر بعلت قیمت بالای فیبر کربن صنعت خودرو سازی بخش اندکی از بازار تقاضا برای الیاف کربن را در اختیار دارد. پیش بینی می شود میزان تقاضا برای فیبر کربن در این صنعت با رشد ۸٫۴ درصدی در سال از ۲۷۰۰ مترمکعب تن در سال ۲۰۱۱ به ۵۶۰۰ مترمکعب تن در سال ۲۰۲۰ برسد. ولی در صورتی که با پیشرفت های تکنولوژی هزینه ساخت فیبر کربن کاهش پیدا کند، انتظار می رود نرخ رشد افزایش پیدا کند.

صنعت هوا و فضا و تجهیزات دفاعی

الیاف کربن در صنایع مرتبط با هوا و فضا بیشترین کاربرد را دارد. وزن پایین، مقاومت بالا، مقاومت در برابر آتش و خوردگی و…  از دلایل افزایش تقاضا برای خرید کاموزیت های با پایه فیبر کربن (CFRP) در این صنعت می باشد. استفاده از CFRP ها در ساخت هواپیمای ایرباس A340 یکی از نمونه های کاربرد این نوع الیاف در صنعت هوا و فضا می باشد. همچنین خرید وفروش الیاف کربن جهت ساخت آلات موسیقی یکی دیگر از انواع کاربرد متنوع این نوع از الیاف FRP می باشد.

افزایش سهم صنایع هوا و فضا و نظامی از این بازار را می توان به افزایش تقاضا برای خرید کاموزیت های با پایه فیبر کربن (CFRP) به منظور تولید بخش های سازه ای متفاوت هواپیما بعلت نسبت مقاومت به وزن بالای آن، مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت دمایی بالا دانست.

صنایع دریایی

نسل بعدی قایق های بادبانی، ناوهای رزمی و انواع قایق های مسابقه که از کامپوزیت های فیبر کربن ساخته می شود سبک تر و مستحکم تر خواهند بود. مواد کامپوزیتی با دوام و مستحکم از جنس کربن در برابر محیط دریایی با شرایط خاص مقاوم می باشد. سختی مشخصه بالای فیبر کربن منجر به کاربرد آن در بدنه کشتی، پروانه کشتی و دیرک قایق ها شده است. نتیجه نهایی استفاده از فیبر کربن را می توان بالاتر رفتن سرعت و مصرفت سوخت بهینه و افزایش صرفه اقتصادی در فرآیند ساخت صنایع مرتبط با دریا دانست.

الیاف کربن و تجهیزات پزشکی

با استفاده از مواد کامپوزیتی می توان تجهیزات پزشکی پیشرفته تر برای تشخیص و درمان بیماری ها ساخت. این نوع از تجهیزات پزشکی فرآیند درمان را ارتقا بخشیده و منجر به بازگشت سریع تر بیمار به زندگی فعال روزمره شده است.

از دست دادن یکی از اندام مانند پاها در یک تصادف، جنگ یا حتی به علت بیماری شایع تر از آن است که یک نفر فکر می کند. به همین دلیل اندام مصنوعی و بست های ارتوپدی دارای بازار سالانه به ارزش ۲٫۸ بیلیون دلار می باشند. بازار تولید پاهای مصنوعی در آمریکا چیزی در حدود ۳۰۰۰۰۰ واحد در سال تخمین زده می شود (Ron Nelson of Closed Mold Composites LLC) و منجر به ایجاد بازاری پویا برای الیاف کربن شده است.

تولید انرژی با استفاده از توربین های بادی

ویژگی هایی همچون مقاومت، سختی و قیمت الیاف کربن زمینه را برای استفاده از این نوع الیاف در ساخت توربین های بادی با تیغه نازک تر فراهم کرده است. الیاف کربن این امکان را فراهم می کنند تا راندمان آیرودینامیکی تیغه های بالاتر رود. همچنین با استفاده از فیبر کربن می توان توربین های بادی با تیغه های با ابعاد بزرگتر، سختی بیشتر و مستحکم تر تولید کرد. یکی دیگر از مزایای توربین های بادی با جنس فیبر کربن، کاهش هزینه تولید انرژی و افزایش تولید سالانه آن می باشد.

تجهیزات ورزشی

شرکت های تولید کننده تجهیزات ورزشی، همواره از ویژگی های فیزیکی الیاف کربن برای ساخت وسایل و تجهیزات باکیفیت مورد نیاز ورزشکاران استفاده می کنند. به عنوان نمونه، چوب گلف از جنس کربن به علت وزن سبک جایگزین چوب های گلف ساخته شده با مواد سنتی همچون فولاد شده است.

تفاوت بین الیاف شیشه و الیاف کربن

هردو الیاف کربن و الیاف شیشه موادی با کاربردهای متنوع و فراوان می باشند. هرچند فیبر کربن و فیبر شیشه دارای خوصیات مشترک فراوانی از جمله مقاومت و دوام می باشند، ولی این و ماده بسیار با یکدیگر متفاومت می باشند. برخی ار تفاوت های عبارتند از:

نوع ماده تشکیل دهنده

الیاف کربن از رشته های باریک اتم های کربن تشکیل شده است که به صورت رشته های بافته شده با یکدیگر ترکیب شده و یک ماده بسیار بادوام و سبک را ایجاد می کنند. در مقابل الیاف شیشه از الیاف کوچک به هم پیوسته فیبر شیشه ایجاد شده است. شیشه از جنس سیلیکون می باشد نه کربن.

کاربردها

هر فیبر کربن و شیشه به علت دارا بودن مقاومت بالا و وزن پایین برای ساخت بدنه کشتی ها مورد استفاده قرار می گیرند. هرجند هردو این مواد برای کاربرد های دیگر نیز مناسب می باشند. فیبر کربن، که ۱۰ برابر مقاوم تر از فولاد می باشد، برای ساخت چوب گف مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین فیبر شیشه برای عایق کاری در ساخت منازل و صنعت استفاده می شود.

چشم انداز بازار الیاف کربن

بعلت مقاومت کششی بالا و وزن سبک، بسیاری اعتقاد دارند الیاف کربن (CFRP) مهمترین ماده تولیدی مورد استفاده در صنعت خواهد بود. به همین علت انتظار می رود با معرفی کاربرد های نوین برای CFRP ها، خرید و فروش الیاف کربن سهم عمده ای از  بازار تبادلات انواع الیاف FRP را به خود اختصاص دهد. بنابراین با رشد تقاضا برای خرید الیاف کربن طی سال های آتی، قیمت فروش این نوع از فیبر نیز در بازار های جهانی دستخوش تغییر خواهد شد.

بنا به نقل متخصصین حوزه کامپوزیت و الیاف، تا چند سال آینده با توجه به کاهش ۷۰ درصدی قیمت قطعات خودرو ساخته شده از الیاف کربن مسلح شده، فیبر کربن (CFRP) جایگزین مواد استانداردی همچون فولاد و آلومینیوم خواهد شد. امروزه و در بازارهای جهانی قیمت فروش قطعات از جنس فیبر کربن سبک وزن در حدود ۱۰۰ یورو (۱۴۰ دلار) در هر کیلوگرم می باشد. ۲۰ یورو برای مواد و ۸۰ یورو هزینه تولید قطعه. کارشناسان این حوزه معتقدند که هزینه های تولید می تواند تا ۹۰ درصد کاهش پیدا کرده و قیمت تمام شده ی فروش یک کیلوگرم را به حدود ۳۰ یورو یا کمتر برساند. هرچند قیمت قطعات ساخته شده از الیاف کربن در مقایسه با قطعات فلزی همچنان بیشتر می باشد، ولی انعطاف پذیری و عدم نیاز به پوشش های ضد خوردگی از مزیت قطعات ساخته شده با CFRP می باشد. بر همین اساس کمپانی اتومبیل سازی BMW و SGL همراه با Cytec (CTech-LLC) طرحی را در دست بررسی دارند تا تولید مشترک فیبر کربن خود را از مقدار ۳۰۰۰ تن در سال به ۶۰۰۰ تن برسانند.

تکنوپل، پیشرو در زمینه فروش الیاف FRP شامل الیاف کربن (CFRP) و الیاف شیشه (GFRP) در ایران و با مناسب ترین قیمت می باشد. تکنوپل با بهره گیری از کارشناسان متخصص در بخش فروش، شما را در انتخاب مناسب ترین و با کیفیت ترین مواد همراهی می نماید تا خرید خود را با دریافت مشاوره های فنی مرتبط و با گارانتی های معتبر انجام دهید. جهت کسب اطلاعات بیشتر در زمینه قیمت انواع الیاف CFRP با کارشناسان تکنوپل در ارتباط باشید.

الیاف کربن CFRP
5 (100%) 6 vote[s]

14 thoughts on “الیاف کربن CFRP

  1. Yaser Nami says:

    با سلام و احترام
    الیاف کربن CFRP نسبت به الیاف مصنوعی الیاف کربنی که از قیر ساخته شده اند چه تفاوت هایی دارد و در نهایت کدام یک پیشنهاد میشود ؟

    • امیر محمد بنایی says:

      با سلام الیاف مصنوعی ساخته شده از پلی اکریل نیتریل (PAN)مقاومت بسیار بالایی دارد ولی از لحاظ هزینه مقرون به صرفه نیست. الیاف ساخته شده از قیر نسبت به الیاف مصنوعی ارزان تر است اما از مقاومت و مدول پایین تری برخوردار است. هم چنین الیاف مصنوعی از مدول بالاتری برخوردار است که همین امر سبب می شود تا نسبت به الیاف کربنی ساخته شده از قیر تغییر طولی کمتری داشته باشد به همین جهت الیاف کربن cfrp پیشنهاد بهتری نسبت به سایر الیاف می باشد
      برای کسب اطلاعات بیشتر به صفحه الیاف کربنی چیست مراجعه فرمایید.

    • امیر محمد بنایی says:

      با سلام با افزایش میزان بار وارده بر ستون، بتن تمایل دارد در جهت عمود بر جهت اعمال بار از هم باز شود. محصور کردن عرضی بتن با پوشش FRP توسط افزودن لایه هایی از الیاف شیشه و الیاف کربن مقاومت نهایی ستون را تا ۲ برابر افزایش می دهد
      در این روش قرارگیری الیاف در امتداد عمود بر محور طولی عضو به صورت دورپیچ کامل، سبب ایجاد محصورشدگی انفعالی در عضو می گردد. از این رو FRP تا زمان بارگذاری و رخداد تغییرشکل های عرضی در ستون بتنی موجود منفعل بوده و تحت تنش قرار نگرفته و تاثیری در باربری عضو ندارد.

    • امیر محمد بنایی says:

      با سلام
      الیاف کربن (Carbon Wrap) یکی از پرکاربردترین الیاف در صنعت است؛و در تولید انواع کامپوزیت‌ها استفاده می‌شود.این الیاف ضریب الاستیک نسبتاً بالایی درمقایسه با الیاف شیشه و کولار دارد. ضریب انبساط گرمایی این نوع الیاف‌ها در دماهای متفاوت کم می‌باشد که این مسئله باعث پایداری طولی و اندازهٔ الیاف‌ کربن در دماهای مختلف می‌گردد.

    • امیر محمد بنایی says:

      با سلام
      نحوه قرارگیری و چیدمان الیاف FRP به عواملی مختلفی که شرایط پروژه ایجاد می کند بستگی دارد و طراحی آن بر عهده مهندسین می باشد که این کار توسط مهندسین شرکت مقام سازی تکنوپل انجام می پذیرد برای کسب اطلاعات بیشتر به صفحه مقاوم سازی ساختمان مراجعه فرمایید.

  2. هالان منصوری says:

    سلام و عرض احترام
    من پروژه ایی با موضوع سنتز فیبر کربنی و اعمال اون ( به صورت پوشش یا بوسیله چسب ) بر روی فولاد دارم
    امکانش هست راهنماییم کنین که به چه صورت میتونم این کارو انجام بدم ؟
    و چه نوع فیبر کربنی برای این موضوع مناسب هست ؟
    این قطعه مربوط به سینکرونایزر گیربکس است

  3. شکرایی says:

    سلام و خسته نباشید
    برای مقاوم سازی ستون هایی که دایره شکل نیستند و دارای مقطع های مربع و مستطیل هستند از الیاف FRP چگونه استفاده میشود ؟

    • امیر محمد بنایی says:

      با سلام و احترام
      به منظور تقویت و افزایش مقاومت ستون بتنی در برابر زلزله، سایش، خوردگی، حرارت، آتش سوزی و یا باز گرداندن ستون به عملکرد دلخواه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساختمان ها اغلب زنگ زدگی، خوردگی، افزایش بار زنده یا مرده و خطاهای ساخت، منجر به ضعیف شدن ستون ها می شود که نیاز به مقاوم سازی ساختمان دارند.
      FRP بیشترین تأثیر را در ستون های دایره شکل دارد. هر چند در ستون های مربع و مستطیل هم با گرد کردن گوشه ها می توان از FRP استفاده کرد.

  4. زارعی says:

    با سلام و عرض احترام
    از الیاف کربن در صنعت ساختمان به منظور مقاوم سازی سازه ها و ساختمان ها استفاده می شود آیا این الیاف و در ساختمان کاربرد دیگری دارند ؟

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *