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碳纤维的前世今生(二)

来源:beat365中文官方网站 发布时间:2017-08-30 15:20:45 浏览人次:2223

下面就是介绍碳纤维的历史了,人们总想给重要的历史人物盘上高大上的故事,碳纤维的出场也不例外,那就是人尽皆是的爱迪生发明电灯泡。翻开历史我们惊奇地发现同时代寻找灯泡灯丝材料的人不止爱迪生一个人,早在1860年英国人约瑟夫斯旺就已经开始用碳丝作为灯丝材料,但可怜的斯旺没能解决灯泡的真空问题,这样碳丝发光发热的时候还会在氧气环境下氧化,灯泡使用时间太短。一年后爱迪生解决了碳丝问题的同时也解决了真空问题,并申请专利,该灯泡亮了45小时(放到现在肯定是残次品退货给差评了,不过那时却具有划时代的意义),却是人类进入电灯时代的标志。英国人斯旺这下彻底失望了,真是应了那句话:成者为王败者为寇,直到今天如果我们不回顾碳纤维的历史,斯旺寻找灯丝的故事可能再也不会提起,不过我们也要为那些没有成功却做出卓越贡献的前辈鼓掌。这个故事似乎有了完美的结局,主人公碳丝登上历史舞台,可是半路杀出个程咬金,1910年库里奇发明了钨丝拉制法,让钨丝成为灯丝的选择。碳丝不得不暗淡离场,被抛弃在角落,此后四五十年的时间在冷宫独守寂寞,凄凄惨惨戚戚。

19世纪50年代,碳丝又一次登场了,真心佩服碳丝的耐力,估计甄嬛也甘拜下风。这次拯救碳丝的是美国基地。当时这帮孙子和俄罗斯人开展太空竞赛,需要寻找航天飞机耐烧蚀材料,获知碳熔点在3600℃,高温强度高,于是乖乖的把碳丝请回实验室。经过一系列的研究,碳丝又隆重的回到历史舞台,这次改了一个狂拽酷炫吊炸天的名字:碳纤维。与此同时美国联合碳化物beat365中文官方网站UCC也进入研制行列。1959年,上市的黏胶基碳纤维Thornel-25就是UCC的产品。Thornel-25的拉伸强度只有1290MPa,模量175GPa。同年日本人近藤昭男发明了用PAN基的碳纤维,也就是我们所说的PAN基碳纤维。近藤昭男重要贡献有两方面,一是证明了PAN可制造碳纤维,一是得出PAN原丝要经过预氧化才能碳化成碳纤维,奠定了PAN碳纤维的基础路线。但是近藤昭男并没有造出高性能的碳纤维,原因是他的工艺路线造出的碳纤维晶体取向无序,这个会在以后我们重点介绍。所以1962年日本beat365中文官方网站制造的PAN碳纤维并未获得成功,而第二年英国人瓦特改进了生产工艺,在生产过程对原丝预氧丝碳丝施加张力,使晶体取向接近于平行碳纤维轴向,获取了高性能的碳纤维。至此PAN碳纤维进入高速发展时期,1965年日本人大谷杉郎发明了沥青基碳纤维,并在1970年开始商业化,虽然沥青基碳纤维并没有PAN基碳纤维应用广泛,但在高模量碳纤维领域还是举足轻重的。1971年日本东丽beat365中文官方网站与美国联合碳化物beat365中文官方网站合作生产了T300碳纤维,真让中国汗颜,比我们早了30多年。后续请见碳纤维的前世今生(三)

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