Basalt Fiber rau Kev Tsim Kho Vaj Tse Ntsuab thiab Carbon Fiber rau Kev Dav Hlau Sib Tw: Cov Fibers Ua Haujlwm Zoo Hloov Kho Qhov Chaw Lag Luam

2025-09-24

Basalt Fiber: Kev Tiv Thaiv Huab Cua Ntuj Tsim Kom Muaj Peev Xwm Rau Cov Khoom Siv Hauv Paus Nrog "Lub Hauv Paus Muaj Zog Thiab Ua Haujlwm Tau Zoo"

Cov fiber basaltyog ua los ntawm ntuj Pob zeb Basalt yaj thiab rub mus rau hauv cov filaments ntawm qhov kub siab ntawm 1450-1500 ° C. Nws muaj peb qhov kev sib xyaw ua ke ntawm cov khoom:tsis kam rau acid thiab alkali, tiv thaiv kev laus, thiab Muaj Zog SiabNws qhov kev ua tau zoo yog qhov zoo tshaj plaws rau cov kev xav tau tseem ceeb ntawm kev tsim kho vaj tse: "lub neej ntev, kev saib xyuas tsawg, thiab kev ua haujlwm ntsuab." Nws tau ua tiav cov kev tshawb pom loj hauv cov xwm txheej xws li kev txhawb nqa choj, kev tsim kho txoj kev, thiab kev tsim kho vaj tse hauv hiav txwv.

1. Cov Khoom Tseem Ceeb: Ib qho "Kev Haum Xeeb Ntuj" rau Cov Khoom Siv Hauv Tsev

Piv rau cov fibers ib txwm siv hauv kev tsim kho vaj tse (piv txwv li, iav fiber, hlau rebar), basalt fiberqhov zoo tshwj xeeb pom tseeb hauv peb qhov chaw:

Kev kam rau ib puag ncig hnyav heev: Nws muaj qhov kub thiab txias ntev ntev txij li -269 ° C txog 700 ° C thiab tuaj yeem tiv taus qhov kub thiab txias tam sim ntawd ntawm 1200 ° C. Hauv cov chaw acidic thiab alkaline nrog pH ntawm 2-12, nws lub zog khaws cia ntau dua 90%, uas zoo dua li cov iav fiber (uas poob 30% ntawm nws lub zog hauv pH 4-9 ib puag ncig).
Cov Khoom Siv Kho Tshuab Sib Npaug: Nws lub zog tensile ncav cuag 3500-4800 MPa (3-4 npaug ntawm cov hlau rebar ib txwm), thiab nws cov elastic modulus yog 80-110 GPa. Nws qhov ceev tsuas yog 2.6-2.8 g / cm³, kwv yees li 1/3 ntawm cov hlau, sib txuas lub zog nrog lub teeb.
Lub Neej Ntsuab: Cov khoom siv raw yog pob zeb ntuj, cov txheej txheem tsim khoom tsis siv cov tshuaj lom, thiab nws tuaj yeem lwj tag nrho tom qab pov tseg. Nws cov pa roj carbon tag nrho lub neej yog qis dua 40% piv rau cov iav fiber, ua raws li "Dual Carbon" cov kev cai rau kev tsim kho vaj tse.

2. Kev Txhim Kho Cov Qauv Tsim Kho: Txij li "Kev Txhim Kho thiab Kho Dua" mus rau "Kev Txhim Kho Tshiab"

Cov fiber basalt tau nthuav dav los ntawm kev txhawb nqa cov qauv vaj tse ib txwm muaj mus rau kev txhim kho cov qauv hauv cov haujlwm tsim kho tshiab, tsim kom muaj cov saw hlau tiav:

Kev Txhawb Nqa Choj: Ua kom lub neej ua haujlwm ntev dua thiab txo cov nqi kho.

Kev txhawb nqa choj ib txwm siv cov hlau sib txuas (uas yooj yim xeb) lossis FRP ib txwm (tsis tiv taus huab cua). Cov khoom siv polymer basalt fiber (BFRP) daws qhov teeb meem "kev tsis txaus corrosion-load-bearing" nrog ob txoj kev daws teeb meem: "BFRP rebar hloov steel rebar" thiab "BFRP ntaub nplaum reinforcement." Piv txwv li, lub choj hla tus dej siv BFRP rebar los hloov cov hlau rebar ib txwm muaj hauv nws cov txheej paving deck. Qhov no tsis yog tsuas yog txo qhov hnyav los ntawm 40% tab sis kuj tiv thaiv cov hlau rebar xeb los ntawm dej ntsev, ntev lub neej kev pabcuam ntawm tus choj los ntawm kwv yees li 50 xyoo mus rau 100 xyoo thiab txo cov nqi kho txhua xyoo los ntawm 60%. Lwm lub choj pob zeb qub tau txhawb nqa los ntawm kev sib txuas cov ntaub BFRP 2 hli tuab, uas ua rau nws lub peev xwm khoov tau nce 35% thiab luv lub sijhawm txhawb nqa los ntawm 15 mus rau 7 hnub, txo qis kev cuam tshuam tsheb.
Kev Tsim Kho Txoj Kev: Txhim kho kev tiv thaiv kab nrib pleb thiab ua tau raws li qhov xav tau ntawm cov khoom hnyav.

Ntxiv cov fiber basalt (0.3% -0.5% los ntawm qhov hnyav) rau hauv txheej hauv qab ntawm txoj kev loj thiab txoj kev hnyav tuaj yeem tiv thaiv kev tawg los ntawm cov fiber "bridging effect." Qhov no txhim kho qhov kev tiv thaiv tawg ntawm txoj kev los ntawm 25% thiab nws qhov kev tiv thaiv rutting los ntawm 30%. Tom qab siv cov thev naus laus zis no, txoj kab thauj khoom thee hauv xeev Shanxi pom nws lub neej kev pabcuam ntev los ntawm 5 txog 8 xyoo, txo kev nqis peev txhua xyoo los ntawm ntau dua 2 lab yuan. Tsis tas li ntawd, basalt fiber yog siv los txhawb cov kev taug kev permeable. Nws qhov kev tiv thaiv huab cua ua kom ntseeg tau tias cov qauv permeable tsis dhau brittle nyob rau hauv qhov kub hloov pauv los ntawm -30 ° C txog 60 ° C, thiab nws tus nqi permeability tseem nyob siab dua 80% rau lub sijhawm ntev, pab txhawb rau kev tsim kho ntawm "sponge nroog."
Kev Tsim Kho Hauv Hiav Txwv: Tiv taus kev xeb ntawm cov ntsev tsuag thiab txo cov nqi tsim kho.

Cov chaw nres nkoj hauv hiav txwv, cov qhov av hla dej hiav txwv, thiab lwm yam qauv raug rau lub sijhawm ntev rau cov tshuaj tsuag ntsev thiab dej hiav txwv. Cov qauv hlau ib txwm xav tau kev tshem tawm xeb thiab pleev xim ntau zaus (nrog rau tus nqi txij nkawm txhua xyoo ntau dua 10 yuan / m²). Txawm li cas los xij, cov qauv sib xyaw ua ke ntawm basalt fiber (xws li cov kav dej BFRP thiab cov pawg) muaj qhov ruaj khov ntawm 95% tom qab 1000 teev hauv qhov chaw tsuag ntsev thiab tsis tas yuav tsum tau saib xyuas tiv thaiv xeb. Lub chaw nres nkoj hauv hiav txwv hauv Shenzhen siv cov pawg BFRP hloov cov pawg hlau. Txawm hais tias tus nqi ib pawg siab dua 15%, tag nrho cov nqi siv tau ntev (ntau tshaj 50 xyoo) tau txo qis 40%, thaum tseem tiv thaiv kev ua qias tuaj hauv hiav txwv los ntawm kev xeb ntawm pawg hlau.

3. Kev Nthuav Dav Ntau Yam Kev Lag Luam: Los Ntawm Kev Tsim Kho Vaj Tse Mus Rau Lub Zog Tshiab Thiab Cov Chaw Tiv Thaiv

Cov txiaj ntsig ntawm kev ua tau zoo ntawm basalt fiber kuj nkag mus rau hauv lub zog tshiab thiab cov teb tiv thaiv siab, tsim kom muaj "ib yam khoom siv, ntau yam siv" daim ntawv thov toj roob hauv pes:

Lub Zog Tshiab: Cov hniav cua turbine siv cov khoom siv sib xyaw ua ke ntawm basalt thiab iav fibers, uas txo cov nqi los ntawm 50% piv rau cov kua carbon fiber tag nrho. Nws kuj txhim kho kev tiv thaiv rau kev yaig xuab zeb los ntawm 40%, ua rau nws tsim nyog rau cov chaw muaj xuab zeb siab hauv sab qaum teb sab hnub poob Suav teb thiab Central Asia. Tsis tas li ntawd, BFRP profiles rau photovoltaic mounts txo qhov hnyav los ntawm 60%, thiab lawv qhov kev tiv thaiv corrosion ntev lub neej ntawm 10 txog 25 xyoo, txo cov nqi khiav lag luam thiab kev saib xyuas ntawm cov liaj teb hnub ci.
Cov Khoom Siv Tiv Thaiv: Cov pam hluav taws uas ua los ntawm cov fiber basalt tuaj yeem tiv taus qhov kub ntawm 1200 ° C thiab tiv thaiv hluav taws kom tsis txhob kis mus rau lwm qhov hauv cov hluav taws hauv tsev yam tsis tso cov pa phem tawm. Cov tsho tiv thaiv mos txwv uas ua los ntawm cov ntaub fiber basalt muaj qhov ceev ntawm qhov chaw tsuas yog 200 g / m² thiab ua tiav qhov ntsuas mos txwv ntawm NIJ IIIA, nrog qhov hnyav sib dua 20% dua li cov tsho tiv thaiv mos txwv aramid.

Cov Khoom Siv Carbon Fiber: Cov Kev Zoo ntawm Kev Nyhav Ua Rau "Kev Ua Haujlwm Zoo thiab Kev Txo Carbon" ntawm Kev Ua Dav Hlau

Nrog "lub zog tshwj xeeb 6 npaug ntawm cov hlau thiab qhov ceev tsuas yog 1/4 ntawm cov hlau," carbon fiber tau dhau los ua cov khoom siv tseem ceeb hauv kev lag luam aerospace rau kev daws qhov teeb meem ntawm "kev txo qhov hnyav, kev siv hluav taws xob zoo, thiab kev txo cov pa phem." Nws cov ntawv thov txuas ntxiv mus tob zuj zus, los ntawm cov khoom siv dav hlau mus rau cov khoom siv cav, thaum tseem nthuav dav mus rau hauv cov tsheb fais fab tshiab thiab cov khoom siv siab, tsav tsheb qhov hnyav hloov kho ntawm ntau yam kev lag luam.

1. Cov Khoom Tseem Ceeb: Cov "Core Low-Carbon Material" rau Aviation

Kev lag luam aviation qhov kev thov rau "lub teeb yuag, kev ntseeg siab siab, thiab kev qaug zog tsis kam" sib haum zoo nrog cov khoom ntawm carbon fiber:

Kev Ua Kom Lub Cev Luj Heev: Cov roj carbon fiber T800 muaj qhov ceev ntawm 1.7 g / cm³, tsuas yog 60% ntawm cov hlau txhuas (2.8 g / cm³). Siv nws rau cov khoom siv dav hlau tuaj yeem ua tiav qhov hnyav txo 30% -50%, ncaj qha txo kev siv roj (cov ntaub ntawv dav hlau qhia tias rau txhua 1% ntawm qhov hnyav txo, kev siv roj txhua xyoo txo 0.7% -1%).
Kev Tiv Thaiv Kev Qaug Zog Siab: Lub neej qaug zog ntawm cov khoom sib xyaw ua los ntawm carbon fiber tuaj yeem ncav cuag 10⁷ lub voj voog, uas yog 3-5 npaug ntawm cov hlau txhuas. Qhov no txo qhov zaus ntawm kev saib xyuas thiab hloov cov khoom siv dav hlau thiab txuas ntxiv lub neej kev pabcuam ntawm tag nrho cov dav hlau.
Kev Tsim Qauv Muaj Zog: Los ntawm kev kho cov ces kaum ntawm cov fiber ntau (0 ° / ± 45 ° / 90 °), cov khoom siv kho tshuab ntawm cov khoom tuaj yeem hloov kho thiab ua kom zoo dua kom tau raws li qhov xav tau ntawm cov qauv hnyav xws li fuselages thiab tis.

2. Kev Tshwm Sim Tshiab Txog Kev Dav Hlau: Txij Li "Cov Cheebtsam Tsim Kho" Mus Rau "Cov Khoom Siv Cav"

Daim ntawv thov ntawm carbon fiber hauv kev tsav dav hlau tau hloov kho dua tshiab los ntawm cov khoom tsis muaj kev thauj khoom (xws li cov vaj huam sib luag sab hauv) mus rau cov khoom thauj khoom tseem ceeb thiab txawm tias txuas ntxiv mus rau qhov kub siab cav, ua tus tsav tsheb tseem ceeb ntawm kev txhim kho kev ua haujlwm dav hlau:

Cov Cheebtsam ntawm Lub Dav Hlau: Txo qhov hnyav thiab kev siv roj, nthuav dav dav dav.

Lub Boeing 787 Dreamliner siv cov khoom siv carbon fiber composite rau cov qauv tseem ceeb xws li lub fuselage thiab tis, nrog rau cov khoom sib xyaw ua rau 50% ntawm qhov hnyav ntawm lub dav hlau. Qhov no ua rau tag nrho qhov hnyav txo 15% (kwv yees li 2.3 tons), kev txhim kho roj 20%, thiab kev ncua deb ntawm 12,000 km ib txwm mus rau 15,000 km. Lub Airbus A350 XWB lub tis carbon fiber siv cov txheej txheem "ib-daim molding", txo cov naj npawb ntawm cov khoom los ntawm 1,500 rau cov tis aluminium alloy ib txwm mus rau 800. Qhov no tsis yog tsuas yog txo qhov hnyav los ntawm 40% tab sis kuj txo qis qhov yuam kev sib dhos, txhim kho kev ruaj ntseg ntawm kev ya dav hlau.

Hauv kev lag luam dav hlau loj hauv tebchaws, qhov kev hloov kho tshiab tom qab ntawm C919 npaj yuav nce kev siv cov khoom siv carbon fiber composite los ntawm 12% mus rau 25%, tsom mus rau cov khoom xws li lub tis ntawm lub dav hlau thiab tus tw. Qhov no xav tias yuav txo qhov hnyav ntawm lub dav hlau los ntawm 8% thiab kev siv roj txhua xyoo los ntawm 600 tons rau ib lub dav hlau, ua raws li cov kev xav tau carbon tsawg ntawm kev lag luam dav hlau hauv tebchaws.
Cov Khoom Siv Cav: Kev txhim kho kub siab, rhuav tshem cov teeb meem kev ua tau zoo.

Cov khoom siv ntawm lub cav dav hlau ib txwm siv cov hlau sib xyaw kub siab (xws li cov hlau sib xyaw nickel), uas hnyav thiab tiv taus qhov kub tsawg (kwv yees li 1100 ° C). Txawm li cas los xij, cov khoom sib xyaw ua los ntawm cov roj carbon fiber uas muaj zog dua (C/C-SiC) tuaj yeem tiv taus qhov kub ntawm 1600 ° C thaum txo qhov hnyav los ntawm 40%. GE Aviation lub cav GE9X siv cov hniav kiv cua carbon fiber sib xyaw, txo qhov hnyav ib hniav los ntawm 3.5 kg rau cov hlau txhuas mus rau 2.1 kg. Lub kiv cua txoj kab uas hla mus txog 3.4 meters, txhim kho qhov piv ntawm qhov thawb mus rau qhov hnyav los ntawm 15%. Pratt & Whitney lub cav PW1100G siv lub thawv kiv cua carbon fiber sib xyaw, txo qhov hnyav los ntawm 30% thaum nce qhov tiv taus kev cuam tshuam los ntawm 25%, uas txo qhov kev pheej hmoo ntawm kev puas tsuaj los ntawm kev noj cov khoom txawv teb chaws.

3. Kev Nthuav Dav Ntau Yam Kev Lag Luam: Txij li Kev Dav Hlau mus rau Kev Hloov Pauv Uas Ua Rau Lub Tsheb Thiab Cov Khoom Siv Siab

Cov txiaj ntsig ntawm carbon fiber uas ua rau lub cev sib dua thiab hnyav dua tau nthuav dav thoob plaws ntau yam lag luam, tsav tsheb txhim kho kev ua tau zoo hauv cov tsheb fais fab tshiab thiab cov khoom siv siab kawg:

Cov Tsheb Siv Hluav Taws Xob Tshiab: Lub cev tsheb Tesla Cybertruck uas ua los ntawm carbon fiber monocoque txo qhov hnyav los ntawm 30%, nthuav qhov deb ntawm 480 km mus rau 650 km. Lub ru tsev carbon fiber thiab cov ntaub thaiv hauv qab ntawm NIO ET7 txo qhov hnyav ntawm lub tsheb los ntawm 50 kg, luv qhov deb nres los ntawm 0.5 meters, thiab ua rau lub cev muaj zog torsional (txog li 50,000 N·m/°), txhim kho kev ua tau zoo ntawm kev tswj hwm.
Cov Khoom Siv Siab Tshaj Plaws: Cov caj npab neeg hlau ua los ntawm cov khoom sib xyaw ua los ntawm cov roj carbon fiber txo qhov hnyav los ntawm 60% thiab txo qhov kev txav mus los ntawm 50%, txhim kho qhov tseeb ntawm qhov chaw los ntawm ± 0.1 hli mus rau ± 0.05 hli. Qhov no ua tau raws li qhov yuav tsum tau sib dhos siab ntawm 3C cov khoom siv hluav taws xob thiab cov khoom siv tsheb. Kev siv cov khoom sib xyaw ua los ntawm cov roj carbon fiber rau cov dav hlau drone txuas lub sijhawm ya dav hlau los ntawm 1 teev mus rau 2.5 teev, uas tuaj yeem ua tau raws li qhov xav tau ntawm kev tshuaj xyuas ntev thiab kev xa khoom.