Fib kabòn se yon nouvo materyèl fib polimè inòganik ak yon kontni kabòn ki pi wo pase 95%, ki gen yon dansite ki ba, yon gwo fòs, yon rezistans tanperati ki wo, yon gwo estabilite chimik, anti-fatig, rezistans kont mete ak lòt pwopriyete fizik ak chimik debaz ekselan. Li gen yon gwo diminisyon vibrasyon, bon konduktivite tèmik, yon pèfòmans pwoteksyon elektwomayetik ak yon koyefisyan ekspansyon tèmik ki ba ak lòt karakteristik. Pwopriyete ekselan sa yo fè fib kabòn lajman itilize nan ayewospasyal, transpò tren, fabrikasyon machin, zam ak ekipman, machin konstriksyon, konstriksyon enfrastrikti, jeni marin, jeni petwòl, enèji van, ekipman espòtif ak lòt domèn.
Baze sou bezwen estratejik nasyonal materyèl fib kabòn yo, Lachin te klase li kòm youn nan teknoloji debaz endistri émergentes yo ki konsantre sou sipò. Nan planifikasyon nasyonal "Douz-Senk" Syans ak teknoloji a, teknoloji preparasyon ak aplikasyon fib kabòn pèfòmans segondè a se youn nan teknoloji debaz endistri estratejik émergentes ke leta sipòte. Nan mwa me 2015, Konsèy Deta a te ofisyèlman pibliye "Made in China 2025", nouvo materyèl yo kòm youn nan domèn kle nan pwomosyon ak devlopman solid, ki gen ladan materyèl estriktirèl pèfòmans segondè, konpoze avanse se konsantre devlopman nan domèn nouvo materyèl yo. Nan mwa oktòb 2015, Ministè Endistri ak Endistri Enfòmasyon an te ofisyèlman pibliye "China Manufacturing 2025 key Areas Technology Roadmap", "fib pèfòmans segondè ak konpoze li yo" kòm yon materyèl estratejik kle, objektif 2020 a se "konpoze fib kabòn domestik yo pou satisfè egzijans teknik gwo avyon ak lòt ekipman enpòtan yo." Nan mwa novanm 2016, Konsèy Deta a te pibliye plan devlopman estratejik nasyonal "Trèz-Senk" pou endistri émergentes yo, ki te byen montre pou ranfòse sipò koperasyon an amont ak an aval nan endistri nouvo materyèl yo, pou fè demonstrasyon pilòt aplikasyon kolaboratif nan konpoze fib kabòn ak lòt domèn, epi pou konstwi yon platfòm aplikasyon kolaboratif. Nan mwa janvye 2017, Ministè Endistri ak Devlopman, NDRC, syans ak teknoloji, ak Ministè Finans te ansanm fòmile "Gid pou devlopman endistri nouvo materyèl yo", epi yo te pwopoze pou apati 2020, "nan konpoze fib kabòn, asye espesyal kalite siperyè, materyèl alyaj lejè avanse ak lòt domèn pou reyalize plis pase 70 endistriyalizasyon ak aplikasyon nouvo materyèl kle, konstwi yon sistèm sipò ekipman pwosesis ki koresponn ak nivo devlopman endistri nouvo materyèl Lachin nan."
Piske fib kabòn ak konpoze li yo jwe yon wòl enpòtan nan defans nasyonal ak mwayen sibzistans pèp la, anpil ekspè konsantre sou devlopman yo ak analiz tandans rechèch yo. Doktè Zhou Hong te revize kontribisyon syantifik ak teknolojik syantis Ameriken yo te fè nan premye etap devlopman teknoloji fib kabòn pèfòmans segondè a, epi li te eskane epi rapòte sou 16 aplikasyon prensipal ak dènye avansman teknolojik fib kabòn, epi teknoloji pwodiksyon, pwopriyete ak aplikasyon fib kabòn poliakrilonitril ansanm ak devlopman teknolojik aktyèl li yo te revize pa Doktè Wei Xin, elatriye. Li prezante tou kèk sijesyon konstriktif pou pwoblèm ki egziste nan devlopman fib kabòn nan peyi Lachin. Anplis de sa, anpil moun te fè rechèch sou analiz metroloji papye ak patant nan domèn fib kabòn ak konpoze li yo. Pa egzanp, Ma Xianglin ak lòt moun nan pwen de vi metroloji soti nan distribisyon patant fib kabòn 1998-2017 ak aplikasyon nan domèn analiz la; Yang Sisi ak lòt moun ki baze sou platfòm innografi pou rechèch patant twal fib kabòn mondyal la ak estatistik done, yo analize tandans devlopman anyèl patant yo, moun ki gen patant yo, pwen cho teknoloji patant yo ak patant debaz teknoloji a.
Nan pèspektiv rechèch ak devlopman fib kabòn nan, rechèch Lachin nan prèske senkronize ak mond lan, men devlopman an ralanti, pwodiksyon fib kabòn ki gen gwo pèfòmans ak bon jan kalite gen yon diferans konpare ak peyi etranje yo, gen yon bezwen ijan pou akselere pwosesis R&D a, avanse plan estratejik la, sezi opòtinite devlopman endistri nan lavni. Se poutèt sa, papye sa a premyeman envestige plan pwojè peyi yo nan domèn rechèch fib kabòn, pou konprann planifikasyon wout R&D nan divès peyi yo, epi dezyèmman, paske rechèch debaz ak rechèch aplikasyon fib kabòn trè enpòtan pou rechèch teknik ak devlopman fib kabòn, kidonk, nou fè analiz metroloji apati rezilta rechèch akademik - papye SCI ak rezilta rechèch aplike - patant an menm tan pou jwenn yon konpreyansyon konplè sou pwogrè R&D nan domèn fib kabòn, epi pou analize dènye devlopman rechèch nan domèn sa a pou pwogrè R&D Peep International Frontier. Finalman, ki baze sou rezilta rechèch ki anwo yo, kèk sijesyon pou wout rechèch ak devlopman nan domèn fib kabòn nan Lachin yo prezante.
2. Cfib abònplan pwojè rechèch lagwo peyi/rejyon yo
Prensipal peyi ki pwodui fib kabòn yo enkli Japon, Etazini, Kore di Sid, kèk peyi Ewopeyen ak Taiwan, Lachin. Peyi ki gen teknoloji avanse nan premye etap devlopman teknoloji fib kabòn nan te reyalize enpòtans materyèl sa a, yo te aplike plan estratejik, epi yo te ankouraje devlopman materyèl fib kabòn avèk fòs.
2.1 Japon
Japon se peyi ki pi devlope pou teknoloji fib kabòn. 3 konpayi nan Toray, Bong ak Mitsubishi Liyang nan Japon reprezante apeprè 70% a 80% nan mache pwodiksyon fib kabòn mondyal la. Malgre sa, Japon bay anpil enpòtans pou kenbe fòs li nan domèn sa a, an patikilye devlopman fib kabòn ki gen gwo pèfòmans ak teknoloji ki respekte enèji ak anviwònman an, avèk yon sipò imen ak finansye solid, epi nan yon kantite politik debaz, tankou plan enèji debaz la, deskripsyon estratejik pou kwasans ekonomik ak Pwotokòl Kyoto a, sa fè pwojè sa a yon estratejik ki ta dwe avanse. Baze sou Politik Nasyonal debaz sou enèji ak anviwònman an, Ministè Ekonomi, Endistri ak Pwopriyete Japon an te prezante "Pwogram Rechèch ak Devlopman Teknoloji Ekonomize Enèji". Avèk sipò politik ki anwo a, endistri fib kabòn Japonè a te kapab santralize tout aspè resous yo pi efektivman epi ankouraje solisyon pwoblèm komen nan endistri fib kabòn nan.
"Devlopman teknoloji tankou nouvo materyèl estriktirèl inovatè" (2013-2022) se yon pwojè ki aplike anba "Pwojè rechèch Devlopman nan lavni" nan Japon pou reyalize yon fason siyifikatif devlopman teknoloji materyèl estriktirèl inovatè ki nesesè yo ak konbinezon diferan materyèl yo, ak objektif prensipal pou diminye pwa lejè (mwatye pwa machin nan) mwayen transpò a. Epi finalman reyalize aplikasyon pratik li. Apre li te fin pran an chaj pwojè rechèch ak devlopman an 2014, Ajans Devlopman Teknoloji Endistriyèl (NEDO) te devlope plizyè sou-pwojè kote objektif jeneral pwojè rechèch Fib kabòn "Rechèch ak devlopman debaz inovatè sou fib kabòn" te: devlope nouvo konpoze prekisè fib kabòn; klarifye mekanis fòmasyon estrikti karbonizasyon yo; epi devlope ak estandadize metòd evalyasyon fib kabòn. Pwojè a, dirije pa Inivèsite Tokyo epi ki gen ladan l Enstiti Teknoloji Endistriyèl (NEDO), Toray, Teijin, Dongyuan, ak Mitsubishi Liyang ansanm, te fè pwogrè siyifikatif an janvye 2016 e li se yon lòt gwo avansman nan domèn fib kabòn ki baze sou chodyè apre envansyon "mòd Kondo" a nan Japon an 1959.
2.2 Etazini
Ajans pre-rechèch defans Etazini an (DARPA) te lanse pwojè Fib Estriktirèl Avanse a an 2006 avèk objektif pou rasanble fòs rechèch syantifik dominan peyi a pou devlope fib estriktirèl pwochen jenerasyon ki baze sou fib kabòn. Avèk sipò pwojè sa a, ekip rechèch Enstiti Teknoloji Georgia Ozetazini an te kraze teknoloji preparasyon fil kri a an 2015, ogmante modil elastik li a pa 30%, sa ki make Etazini ak kapasite devlopman twazyèm jenerasyon fib kabòn nan.
An 2014, Depatman Enèji Etazini (DOE) te anonse yon sibvansyon 11.3 milyon dola pou de pwojè sou "pwosesis katalitik plizyè etap pou konvèsyon sik byomas ki pa manjab an akrilonitril" ak "rechèch ak optimize akrilonitril ki sòti nan pwodiksyon byomas" pou ankouraje itilizasyon rezidi agrikòl, Rechèch sou materyèl fib kabòn renouvlab ki gen gwo pèfòmans epi ki konpetitif an tèm de pri pou pwodiksyon matyè premyè renouvlab ki pa baze sou manje, tankou byomas bwa, ak plan pou diminye pri pwodiksyon fib kabòn renouvlab byomas a mwens pase $5/liv pa 2020.
Nan mwa mas 2017, Depatman Enèji Etazini an te anonse ankò 3.74 milyon dola nan finansman yon "pwojè Rechèch ak Devlopman Konpozan Fib Kabòn ki pa koute chè" ki dirije pa Western American Institute (WRI), ki konsantre sou devlopman konpozan fib kabòn ki pa koute chè ki baze sou resous tankou chabon ak byomas.
Nan mwa Jiyè 2017, Depatman Enèji Etazini an te anonse finansman 19.4 milyon dola pou sipòte rechèch ak devlopman machin avanse ki efikas nan domèn enèji. 6.7 milyon dola ladan yo pral itilize pou finanse preparasyon fib kabòn ki pa koute chè lè l sèvi avèk materyèl enfòmatik, tankou devlopman metòd evalyasyon milti-echèl pou teknoloji enfòmatik entegre pou evalye antouzyasm nouvo prekisè fib kabòn yo. Yo pral itilize teyori fonksyonèl dansite ki ede pa dinamik molekilè avanse, aprantisaj otomatik ak lòt zouti pou devlope zouti enfòmatik dènye kri pou amelyore efikasite seleksyon matyè premyè fib kabòn ki pa koute chè.
2.3 Ewòp
Endistri fib kabòn Ewopeyen an te devlope nan Japon ak Etazini nan ane swasanndis oswa katrevendis 20yèm syèk la, men akòz teknoloji ak kapital, anpil konpayi ki pwodui fib kabòn sèl pa t respekte peryòd gwo kwasans demann fib kabòn apre 2000 ane a epi yo te disparèt. Konpayi Alman SGL la se sèl konpayi an Ewòp ki gen yon gwo pati nan mache fib kabòn mondyal la.
Nan mwa novanm 2011, Inyon Ewopeyen an te lanse Pwojè Eucarbon an, ki gen pou objektif amelyore kapasite fabrikasyon Ewopeyen yo nan fib kabòn ak materyèl pre-enpreye pou ayewospasyal. Pwojè a te dire 4 ane, ak yon envestisman total de 3.2 milyon ero, epi nan mwa me 2017 li te etabli avèk siksè premye liy pwodiksyon fib kabòn espesyal Ewòp la pou aplikasyon espasyal tankou satelit, kidonk li te pèmèt Ewòp kite depandans li sou enpòtasyon pwodwi a epi asire sekirite ekipman materyèl yo.
Setyèm kad Inyon Ewopeyen an gen plan pou sipòte pwojè "fib kabòn fonksyonèl nan preparasyon yon nouvo sistèm prekisè ak pèfòmans pri-efikas ak jere" (FIBRALSPEC) (2014-2017) nan 6.08 milyon ero. Pwojè 4 ane a, dirije pa Inivèsite Teknik Nasyonal Atèn, Lagrès, avèk patisipasyon konpayi miltinasyonal tankou Itali, Wayòm Ini ak Ikrèn, konsantre sou inovasyon ak amelyorasyon pwosesis preparasyon kontinyèl fib kabòn ki baze sou poliakrilonitril pou reyalize pwodiksyon eksperimantal fib kabòn kontinyèl ki baze sou chodyè. Pwojè a te konplete avèk siksè devlopman ak aplikasyon fib kabòn ak teknoloji konpoze amelyore ki soti nan resous polymère òganik renouvlab (tankou superkondansateur, abri ijans rapid, osi byen ke pwototip machin mekanik elektrik wotasyon kouch ak devlopman liy pwodiksyon nanofib, elatriye).
Yon kantite k ap grandi nan sektè endistriyèl, tankou otomobil, enèji eolien ak konstriksyon bato, bezwen konpoze lejè ak pèfòmans segondè, ki se yon gwo mache potansyèl pou endistri fib kabòn nan. Inyon Ewopeyen an envesti 5.968 milyon ero pou lanse pwojè Carboprec la (2014-2017), ki gen objektif estratejik se devlope prekisè ki pa koute chè soti nan materyèl renouvlab ki lajman prezan an Ewòp epi amelyore pwodiksyon fib kabòn ki gen pèfòmans segondè atravè nanotub kabòn.
Pwogram rechèch Cleansky II Inyon Ewopeyen an te finanse yon pwojè "R & D kawotchou konpoze" (2017), dirije pa Enstiti Fraunhofer pou Pwodiksyon ak Fyabilite Sistèm (LBF) nan Almay, ki gen plan pou devlope konpozan wou devan pou avyon konpoze ranfòse ak fib kabòn pou Airbus A320. Objektif la se diminye pwa a pa 40% konpare ak materyèl metal konvansyonèl yo. Pwojè a finanse pa apeprè 200,000 ero.
2.4 Kore
Rechèch ak devlopman ak endistriyalizasyon fib kabòn nan Kore di Sid te kòmanse an reta. Rechèch ak devlopman an te kòmanse an 2006, epi an 2013 li te kòmanse antre ofisyèlman nan etap pratik la, sa ki te ranvèse sitiyasyon kote fib kabòn Koreyen an te depann sèlman sou enpòtasyon. Pou gwoup xiaoxing lokal Kore di Sid la ak Taiguang Business, kòm reprezantan pyonye nan endistri a, ki angaje aktivman nan domèn konsepsyon endistri fib kabòn, momantòm devlopman an te solid. Anplis de sa, baz pwodiksyon fib kabòn Toray Japon te etabli nan Kore di te kontribye tou nan mache fib kabòn nan Kore di li menm.
Gouvènman Koreyen an chwazi fè Xiaoxing Group tounen yon kote rasanbleman pou endistri inovatè fib kabòn yo. Objektif la se fòme yon gwoupman endistri materyèl fib kabòn, ankouraje devlopman yon ekosistèm ekonomik kreyatif nan tout rejyon Nò a, objektif final la se fòme yon chèn pwodiksyon inik pou materyèl fib kabòn → pyès → pwodwi fini, etablisman yon gwoupman enkubasyon fib kabòn kapab matche ak Silicon Valley nan Etazini, eksplore nouvo mache, kreye nouvo valè ajoute, atenn objektif 10 milya dola nan ekspòtasyon pwodwi ki gen rapò ak fib kabòn (ekivalan a anviwon 55.2 milya Yuan) nan lane 2020.
3. analiz rechèch ak rezilta rechèch mondyal sou fib kabòn
Sou-seksyon sa a konte papye SCI ki gen rapò ak rechèch sou fib kabòn ak rezilta patant DII depi 2010, pou kapab analize rechèch akademik ak rechèch endistriyèl ak devlopman teknoloji fib kabòn mondyal la an menm tan, epi konprann nèt pwogrè rechèch ak devlopman fib kabòn nan nivo entènasyonal.
Done ki sòti nan baz done Scie ak baz done Dewent nan baz done Web of Science pibliye pa Clarivate Analytics; peryòd rechèch: 2010-2017; dat rechèch: 1ye fevriye 2018.
Estrateji pou Rekipere Papye SCI: Ts=((fib kabòn* oubyen Fib Kabòn* oubyen ("Fib Kabòn*" pa "Fib Vè Kabòn") oubyen "fib kabòn*" oubyen "filaman kabòn*" oubyen ((poliakrilonitril oubyen goudwon) ak "prekursè*" ak fib*) oubyen ("fib grafit*")) pa ("kabòn banbou")).
Estrateji Rechèch Patant Dewent: Ti=((fib kabòn* oubyen Fib kabòn* oubyen ("Fib kabòn*" pa "Fib vè kabòn") oubyen "fib kabòn*" oubyen "filaman kabòn*" oubyen ((poliakrilonitril oubyen goudwon) ak "prekursè*" ak fib*) oubyen ("fib grafit*")) pa ("kabòn banbou")) oubyen TS=((fib kabòn* oubyen Fib kabòn* oubyen ("Fib kabòn*" pa "Fib vè kabòn") oubyen "fib kabòn*" oubyen "filaman kabòn*" oubyen ((poliakrilonitril oubyen goudwon) ak "prekursè*" ak fib*) oubyen ("fib grafit*")) pa ("kabòn banbou")) epi IP=(D01F-009/12 oubyen D01F-009/127 oubyen D01F-009/133 oubyen D01F-009/14 oubyen D01F-009/145 oubyen D01F-009/15 oubyen D01F-009/155 oubyen D01F-009/16 oubyen D01F-009/17 oubyen D01F-009/18 oubyen D01F-009/20 oubyen D01F-009/21 oubyen D01F-009/22 oubyen D01F-009/24 oubyen D01F-009/26 oubyen D01F-09/28 oubyen D01F-009/30 oubyen D01F-009/32 oubyen C08K-007/02 oubyen C08J-005/04 oubyen C04B-035/83 oubyen D06M-014/36 oubyen D06M-101/40 oubyen D21H-013/50 oubyen H01H-001/027 oubyen H01R-039/24).
3.1 tandans
Depi 2010, 16,553 atik enpòtan yo te pibliye atravè lemond, epi 26390 patant envansyon te aplike, tout montre yon tandans anlè konstan chak ane (Figi 1).
3.2 Distribisyon peyi oswa rejyon

Dis premye enstitisyon ki pwodui pi gwo dokiman rechèch sou fib kabòn nan lemonn soti nan Lachin, pami yo senk premye yo se: Akademi Syans Chinwa, Enstiti Teknoloji Harbin, Inivèsite Teknoloji Northwestern, Inivèsite Donghua, Enstiti Aeronautik ak Astronautik Beijing. Pami enstitisyon etranje yo, Enstiti Teknoloji Endyen an, Inivèsite Tokyo, Inivèsite Bristol, Inivèsite Monash, Inivèsite Manchester ak Enstiti Teknoloji Georgia klase ant 10 ak 20 (Fig. 3).
Kantite aplikasyon patant nan 30 premye enstitisyon yo, Japon gen 5, epi 3 ladan yo nan senk premye yo, konpayi Toray klase an premye, ki te swiv pa Mitsubishi Liyang (2yèm), Teijin (4yèm), East State (10yèm), Japan Toyo Textile Company (24yèm), Lachin gen 21 enstitisyon, Sinopec Group gen pi gwo kantite patant, klase an twazyèm, Dezyèmman, Harbin Institute of Technology, Henan Ke Letter cable company, Donghua University, China Shanghai Petrochemical, Beijing Chemical Industry, elatriye, Akademi Syans Chinwa Shanxi Coal aplikasyon envansyon Patant 66, klase 27yèm, enstitisyon Kore di Sid gen 2, pami yo Xiaoxing Co., Ltd. klase an premye, klase 8yèm.
Pwodiksyon enstitisyon yo, pwodiksyon papye a soti sitou nan inivèsite ak enstitisyon rechèch syantifik, pwodiksyon patant sitou nan konpayi an, nou ka wè ke fabrikasyon fib kabòn se yon endistri gwo teknoloji, kòm prensipal kò Devlopman Endistri R&D fib kabòn, konpayi an bay anpil enpòtans a pwoteksyon teknoloji R&D fib kabòn, espesyalman 2 gwo konpayi nan Japon, Kantite patant yo byen lwen devan.
3.4 Pwen Enpòtan pou Rechèch
Atik rechèch sou fib kabòn yo kouvri pi gwo pati nan sijè rechèch yo: konpoze fib kabòn (ki gen ladan konpoze ranfòse ak fib kabòn, konpoze matris polimè, elatriye), rechèch sou pwopriyete mekanik, analiz eleman fini, nanotub kabòn, delaminasyon, ranfòsman, fatig, mikwoestrikti, fil elektrik elektwostatik, tretman sifas, adsorpsyon, elatriye. Atik ki pale de mo kle sa yo reprezante 38.8% nan kantite total atik yo.
Patant envansyon fib kabòn yo kouvri pifò sijè ki gen rapò ak preparasyon fib kabòn, ekipman pwodiksyon ak materyèl konpoze. Pami yo, Toray Japonè, Mitsubishi Liyang, Teijin ak lòt konpayi nan "konpoze polymère ranfòse ak fib kabòn" nan domèn konsepsyon teknik enpòtan, anplis de sa, Toray ak Mitsubishi Liyang nan "pwodiksyon poliakrilonitril fib kabòn ak ekipman pwodiksyon", "pwodiksyon fib kabòn ak nitril ensature, tankou poliakrilonitril, polivinilidèn siyanid etilèn" ak lòt teknoloji gen yon gwo pwopòsyon nan konsepsyon patant yo, epi konpayi Japonè Teijin nan "konpoze fib kabòn ak konpoze oksijèn" gen yon pi gwo pwopòsyon nan konsepsyon patant yo.
Gwoup Sinopec Lachin, Inivèsite Chimik Beijing, Akademi Syans Chinwa Ningbo Materyèl nan "pwodiksyon poliakrilonitril fib kabòn ak ekipman pwodiksyon" gen yon gwo pwopòsyon nan Layout patant; Anplis de sa, Inivèsite Jeni Chimik Beijing, Akademi Syans Chinwa Shanxi Coal Chemical Institute ak Akademi Syans Chinwa Ningbo materyèl kle Layout "Itilizasyon fib eleman inòganik kòm engredyan nan preparasyon konpoze polymère" teknoloji gen Harbin Institute of Technology konsantre sou Layout "tretman fib kabòn", "fib kabòn ak konpoze konpoze ki gen oksijèn" ak lòt teknoloji.
Anplis de sa, estatistik distribisyon estatistik anyèl patant mondyal yo montre yon kantite nouvo pwen cho te kòmanse parèt nan twa dènye ane yo, tankou: "Konpozisyon poliamid ki jwenn nan fòmasyon reyaksyon lyezon karboksilat nan chèn prensipal la", "konpozisyon Polyester ki soti nan fòmasyon lyezon estè 1 asid karboksilik nan chèn prensipal la", "materyèl konpoze ki baze sou materyèl sentetik", "asid karboksilik siklik ki gen konpoze oksijèn kòm engredyan nan konpoze fib kabòn", "solidifikasyon oswa tretman materyèl tekstil nan fòm twa dimansyon", "etè ensature, asetal, semi-asetal, ketòn oswa aldeid atravè sèlman reyaksyon lyezon ensature kabòn-kabòn pou pwodiksyon konpoze polimè", "tiyo oswa kab materyèl adyabatik", "Konpoze fib kabòn ak estè fosfat kòm engredyan" ak sou sa.
Nan dènye ane sa yo, rechèch ak devlopman nan sektè fib kabòn nan te parèt, ak pifò nan avansman yo soti Ozetazini ak Japon. Dènye teknoloji avanse yo pa sèlman konsantre sou pwodiksyon ak preparasyon fib kabòn, men tou sou aplikasyon nan yon pakèt materyèl otomobil ki pi laj, tankou materyèl lejè, enprime 3D, ak materyèl pou pwodui elektrisite. Anplis de sa, resiklaj ak resiklaj materyèl fib kabòn, preparasyon fib kabòn lignin bwa ak lòt reyalizasyon yo te gen pèfòmans briyan. Rezilta reprezantatif yo dekri anba a:
1) Enstiti Teknoloji Georgia Etazini an kraze teknoloji fib kabòn twazyèm jenerasyon an
An Jiyè 2015, avèk finansman DARPA, Enstiti Teknoloji Georgia a, avèk teknik inovatè li pou file jèl fib kabòn ki baze sou chodyè, te ogmante modil li anpil, depase fib kabòn Hershey IM7 la, ki kounye a lajman itilize nan avyon militè, sa ki make dezyèm peyi nan mond lan ki metrize twazyèm jenerasyon teknoloji fib kabòn apre Japon.
Rezistans a tansyon fib kabòn k ap vire jèl Kumarz la fabrike a rive nan 5.5 a 5.8Gpa, epi modil tansyon an se ant 354-375gpa. "Sa a se fib kontinyèl ki rapòte ak pi gwo fòs ak modil pèfòmans konplè. Nan pake filaman kout la, rezistans a tansyon an rive jiska 12.1Gpa, menm jan ak pi gwo fib kabòn poliakrilonitril la."
2) Teknoloji chofaj vag elektwomayetik
An 2014, Nedo te devlope teknoloji chofaj pa vag elektwomayetik. Teknoloji karbonizasyon pa vag elektwomayetik la refere a itilizasyon teknoloji chofaj pa vag elektwomayetik pou karbonize fib la anba presyon atmosferik. Pèfòmans fib kabòn ki jwenn nan se fondamantalman menm jan ak fib kabòn ki pwodui pa chofaj a wo tanperati, modil elastik la ka rive plis pase 240GPA, epi elongasyon lè li kraze a se plis pase 1.5%, ki se premye siksè nan mond lan.
Materyèl ki sanble ak fib la kabonize pa vag elektwomayetik, kidonk ekipman founo kabonizasyon ki itilize pou chofaj tanperati ki wo pa nesesè. Pwosesis sa a pa sèlman diminye tan ki nesesè pou kabonizasyon an, men tou diminye konsomasyon enèji epi diminye emisyon CO2.
3) kontwòl amann sou pwosesis karbonizasyon an
Nan mwa mas 2014, Toray te anonse devlopman avèk siksè fib kabòn t1100g la. Toray itilize teknoloji tradisyonèl solisyon wotasyon an pou kontwole pwosesis karbonizasyon an avèk presizyon, amelyore mikwoestrikti fib kabòn nan nanoechèl, kontwole oryantasyon mikrokristalin grafit la, gwosè mikrokristalin nan, domaj yo ak sou sa nan fib la apre karbonizasyon, pou amelyore fòs ak modil elastik la anpil. Rezistans tansyon t1100g la se 6.6GPa, ki se 12% pi wo pase T800 la, epi modil elastik la se 324GPa epi li ogmante pa 10%, ki antre nan etap endistriyalizasyon an.
4) Teknoloji Tretman Sifas
Teijin East State te devlope avèk siksè yon teknoloji tretman sifas plasma ki ka kontwole aparans fib kabòn nan jis kèk segonn. Nouvo teknoloji sa a senplifye tout pwosesis pwodiksyon an anpil epi li diminye konsomasyon enèji a pa 50% konpare ak teknoloji tretman sifas ki deja egziste pou solisyon akeuz elektwolit yo. Anplis, apre tretman plasma a, yo te jwenn ke adezyon fib la ak matris résine a te amelyore tou.
5) etid sou pousantaj retansyon fòs tansyon fib kabòn nan anviwònman grafit tanperati ki wo
Materyèl Ningbo yo te reyisi fè yon etid detaye sou analiz pwosesis, rechèch estrikti ak optimize pèfòmans fib kabòn domestik ki gen gwo fòs ak mòd wotè, espesyalman travay rechèch sou to retansyon fòs tansyon fib kabòn nan anviwònman grafit tanperati ki wo, ak preparasyon siksè resan fib kabòn ki gen gwo fòs ak modil ki pi wo ak yon fòs tansyon 5.24GPa ak yon volim modil tansyon 593GPa. Li kontinye gen avantaj fòs tansyon konpare ak fib kabòn Toray m60j Japonè ki gen gwo fòs ak anpil mwazi (fòs tansyon 3.92GPa, modil tansyon 588GPa).
6) Mikwo ond grafit
Yongda Advanced Materials te devlope avèk siksè teknoloji grafit ultra-wo tanperati ki gen patant eksklizif nan Etazini. Li pwodui fib kabòn mwayen ak siperyè. Li te reyisi simonte twa obstak nan devlopman fib kabòn siperyè. Ekipman grafit yo chè epi anba kontwòl entènasyonal, teknoloji chimik swa kri a difisil, ak rannman pwodiksyon ki ba ak wo. Jiskaprezan, Yongda te devlope 3 kalite fib kabòn, epi yo tout ogmante fòs ak modil fib kabòn orijinal ki relativman ba a nan yon nouvo nivo.
7) Nouvo pwosesis pou fonn fil fib kabòn kri ki baze sou chodyè pa Fraunhofer, Almay
Enstiti Fraunhofer pou Polymè Aplike (Applied polymer Research, IAP) fèk anonse ke li pral prezante dènye teknoloji Comcarbon nan nan Salon Ayeryen Bèlen Ila a nan dat 25 ak 29 avril 2018. Teknoloji sa a diminye anpil pri pwodiksyon fib kabòn ki pwodui an mas.
Fig. 4 Fil kri k ap fonn pandan wotasyon.
Li byen koni ke nan pwosesis tradisyonèl yo, mwatye nan pri pwodiksyon fib kabòn ki baze sou chodyè a konsome nan pwosesis pwodiksyon fil kri. An vi ke fil kri a pa ka fonn, li dwe pwodui lè l sèvi avèk yon pwosesis solisyon file ki chè (Solution Spinning). "Pou rezon sa a, nou te devlope yon nouvo pwosesis pou pwodiksyon swa kri ki baze sou chodyè, ki ka diminye pri pwodiksyon fil kri a pa 60%. Sa a se yon pwosesis fonn file ekonomik ak fezab, lè l sèvi avèk yon kopolimè ki baze sou chodyè ki espesyalman devlope." Doktè Johannes Ganster, Minis Polymè byolojik nan Enstiti Fraunhofer IAP, te eksplike.
8) Teknoloji oksidasyon plasma
4M Carbon fiber anonse ke li pral sèvi ak teknoloji oksidasyon plasma pou fabrike ak vann fib kabòn kalite siperyè ak pri ki ba kòm yon konsantrasyon estratejik, pa sèlman pou jwenn lisans pou teknoloji a. 4M deklare ke teknoloji oksidasyon plasma a 3 fwa pi rapid pase teknoloji oksidasyon konvansyonèl la, alòske itilizasyon enèji a mwens pase yon tyè nan teknoloji tradisyonèl la. Epi deklarasyon sa yo te valide pa anpil pwodiktè fib kabòn entènasyonal, ki ap konsilte ak yon kantite nan pi gwo manifaktirè fib kabòn ak konstriktè otomobil nan mond lan pou patisipe kòm inisyatè nan pwodiksyon fib kabòn pri ki ba.
9) Fib nano seluloz
Inivèsite Kyoto nan Japon, ansanm ak plizyè gwo founisè konpozan tankou konpayi enstalasyon elektrik la (pi gwo founisè Toyota a) ak Daikyonishikawa Corp., ap travay sou devlopman materyèl plastik ki konbine nanofib seluloz. Materyèl sa a fèt lè yo kraze kaka bwa a an kèk mikron (1 pou chak mil mm). Pwa nouvo materyèl la se sèlman yon senkyèm nan pwa asye a, men fòs li se senk fwa plis pase asye a.
10) kò devan fib kabòn ki fèt ak materyèl bwit polyolefin ak lignin
Laboratwa Nasyonal Oak Ridge nan Etazini ap travay sou rechèch fib kabòn ki pa koute chè depi 2007, epi yo te devlope kò devan fib kabòn pou matyè premyè poliolefin ak lignin, ansanm ak teknoloji avanse pre-oksidasyon plasma ak karbonizasyon mikwo ond.
11) Yo te devlope nouvo polymère a (polymère prekursè) lè yo te retire tretman refraktè a.
Nan metòd fabrikasyon Inivèsite Tokyo a ap dirije a, yo devlope yon nouvo polymère (polymère prekursè) pou retire tretman refraktè a. Pwen prensipal la se ke apre yo fin vire polymère a pou fè swa, li pa sibi tretman refraktè orijinal la, men li okside nan sòlvan an. Apre sa, yo chofe aparèy chofaj mikwo ond lan a plis pase 1000 ℃ pou karbonizasyon. Tan chofaj la pran sèlman 2-3 minit. Apre tretman karbonizasyon an, yo itilize plasma tou pou fè tretman sifas la, pou yo ka fè fib kabòn. Tretman plasma a pran mwens pase 2 minit. Nan fason sa a, yo ka redwi tan sinterizasyon orijinal la ki te 30-60 minit a apeprè 5 minit. Nan nouvo metòd fabrikasyon an, yo fè tretman plasma pou amelyore lyezon ant fib kabòn ak résine tèrmoplastik kòm materyèl baz CFRP. Modil elastik tansyon fib kabòn ki fabrike pa nouvo metòd fabrikasyon an se 240GPa, fòs tansyon an se 3.5GPa epi elongasyon an rive nan 1.5%. Valè sa yo se menm nivo ak fib kabòn Toray Universal grade T300 ki itilize pou machandiz espòtif, elatriye.
12) resiklaj ak itilizasyon materyèl fib kabòn lè l sèvi avèk pwosesis kabann fluidize
Mengran Meng, premye otè etid la, te di: "Rekiperasyon fib kabòn diminye enpak sou anviwònman an konpare ak pwodiksyon fib kabòn kri, men gen yon konsyans limite sou teknoloji resiklaj potansyèl yo ak posibilite ekonomik pou resikle itilizasyon fib kabòn. "Resiklaj pran de etap: fib yo dwe premye rekipere nan konpoze fib kabòn yo epi dekonpoze tèmikman pa materyèl fanm mekanik oswa lè l sèvi avèk pwosesis piroliz oswa kabann fluidize. Metòd sa yo retire pati plastik materyèl konpoze a, kite fib kabòn, ki ka Lè sa a, konvèti an tapi fib mele lè l sèvi avèk teknoloji fè papye mouye, oswa reòganize an fib direksyonèl."
Chèchè yo te kalkile ke fib kabòn te kapab rekipere nan dechè konpoze fib kabòn lè l sèvi avèk yon pwosesis kabann fluidize, ki mande sèlman 5 dola/kg ak mwens pase 10% nan enèji ki nesesè pou fabrike fib kabòn prensipal la. Fib kabòn resikle ki pwodui pa pwosesis kabann fluidize yo diman diminye modil la, epi rezistans a tansyon an redwi pa 18% a 50% parapò ak fib kabòn prensipal yo, sa ki fè yo apwopriye pou aplikasyon ki mande gwo rèd olye de fòs. "Fib kabòn resikle yo ka apwopriye pou aplikasyon ki pa estriktirèl ki mande lejè, tankou endistri otomobil, konstriksyon, van ak espò," Meng te di.
13) Nouvo teknoloji pou resikle fib kabòn devlope Ozetazini
Nan mwa jen 2016, chèchè nan Georgia Institute of Technology Ozetazini te tranpe fib kabòn nan yon sòlvan ki gen alkòl pou fonn résine epoksidik la. Fib yo ak résine epoksidik yo te separe yo te kapab itilize ankò, sa ki te pèmèt yo rekipere fib kabòn avèk siksè.
Jiyè 2017, Inivèsite Eta Washington te devlope tou yon teknoloji rekiperasyon fib kabòn, lè l sèvi avèk asid fèb kòm katalis, itilizasyon etanòl likid nan tanperati relativman ba pou dekonpoze materyèl tèrmosetabl, fib kabòn dekonpoze ak résine yo konsève separeman, epi yo ka mete an repwodiksyon.
14) Devlopman teknoloji lank fib kabòn pou enprime 3D nan laboratwa LLNL, Etazini
Nan mwa mas 2017, Laboratwa Nasyonal Lawrence Livemore (LLNL) Ozetazini te devlope premye konpoze fib kabòn pèfòmans segondè, pou aviyasyon, enprime an 3D. Yo te itilize yon metòd enprime 3D transmisyon lank dirèk (DIW) pou kreye estrikti konplèks twa dimansyon ki te amelyore vitès pwosesis la anpil pou itilizasyon nan otomobil, ayewospasyal, defans, ak konpetisyon motosiklèt ak surf.
15) Etazini, Kore ak Lachin kolabore nan devlopman fib kabòn pou jenerasyon elektrisite.
Nan mwa Out 2017, kanpis Dallas Inivèsite Texas la, Inivèsite Hanyang nan Kore di, Inivèsite Nankai nan Lachin ak lòt enstitisyon te kolabore nan devlopman yon materyèl fil fib kabòn pou jenerasyon elektrisite. Fil la tranpe nan solisyon elektwolit tankou sèl, sa ki pèmèt iyon ki nan elektwolit la tache ak sifas nanotub kabòn yo, ki ka konvèti an enèji elektrik lè yo sere oswa lonje fil la. Materyèl la ka itilize nenpòt kote ki gen enèji sinetik serye epi li apwopriye pou bay elektrisite pou detèktè IoT yo.
16) Nouvo pwogrè nan rechèch sou fib kabòn lignin bwa ke Chinwa ak Ameriken respektivman jwenn.
Nan mwa mas 2017, ekip fib espesyal nan Enstiti Teknoloji ak Enjenyè Materyèl Ningbo a te prepare yon kopolimer lignin-akrilonitril ki gen bon filaj ak estabilite tèmik lè l sèvi avèk teknoloji modifikasyon an de etap pa esterifikasyon ak kopolimerizasyon radikal lib. Yo te jwenn filaman kontinyèl kalite siperyè lè l sèvi avèk kopolimer la ak pwosesis filaj mouye a, epi yo te resevwa fib kabòn kontra enfòmèl ant lan apre estabilizasyon tèmik ak tretman karbonizasyon.
Nan mwa Out 2017, ekip rechèch Birgitte ahring nan Inivèsite Washington Ozetazini te melanje lignin ak poliakrilonitril nan diferan pwopòsyon, epi answit te itilize teknoloji fonn pou konvèti polymè melanje yo an fib kabòn. Etid la te jwenn ke lignin ki te ajoute nan 20% a 30% la pa t afekte fòs fib kabòn nan e yo te espere itilize li nan pwodiksyon materyèl fib kabòn ki pi bon mache pou pyès otomobil oswa avyon.
Nan fen ane 2017 la, Laboratwa Nasyonal Enèji Renouvlab (NREL) te pibliye yon rechèch sou fabrikasyon akrilonitril lè l sèvi avèk pati dechè plant yo, tankou pay mayi ak pay ble. Premyèman, yo kraze materyèl plant yo an sik epi answit konvèti yo an asid, epi konbine yo ak katalis bon mache pou pwodui pwodwi sib.
17) Japon devlope premye chasi machin konpoze tèrmoplastik ranfòse ak fib kabòn.
Nan mwa Oktòb 2017, nouvo teknoloji endistri enèji Japon an, ki te entegre Ajans R&D ak Sant Rechèch Konpozit Nasyonal Inivèsite Nagoya a, te devlope avèk siksè premye chasi machin konpoze termoplastik ranfòse ak fib kabòn nan mond lan. Yo te itilize yon pwosesis bòdi otomatik dirèk sou entènèt konpoze termoplastik ranfòse ak fib long, melanje kontinyèlman patikil fib kabòn ak rezin termoplastik, fabrike konpoze ranfòse ak fib, epi answit atravè koneksyon chofaj ak fonn, te rive pwodui avèk siksè chasi machin CFRP termoplastik.
5. sijesyon sou R & D nan teknoloji fib kabòn nan peyi Lachin
5.1 Layout oryante sou lavni, oryante sou objektif, konsantre sou kraze twazyèm jenerasyon teknoloji fib kabòn nan
Teknoloji fib kabòn dezyèm jenerasyon Lachin nan poko yon gwo avansman. Peyi nou an ta dwe eseye gen yon planifikasyon vizyonè ki pral reyini enstitisyon rechèch enpòtan nou yo, konsantre sou kaptire teknoloji kle yo, konsantre sou rechèch ak devlopman teknoloji preparasyon fib kabòn pèfòmans segondè twazyèm jenerasyon an (tankou aplikab nan teknoloji fib kabòn ki gen gwo fòs ak modil segondè nan ayewospasyal), ak devlope teknoloji materyèl konpoze fib kabòn, ki gen ladan pou otomobil, konstriksyon ak reparasyon ak lòt preparasyon fib kabòn lejè ak pri ki ba, teknoloji fabrikasyon aditif materyèl konpoze fib kabòn, teknoloji resiklaj ak teknoloji prototipaj rapid.
5.2 Kowòdinasyon òganizasyon an, ranfòse sipò a, mete sou pye gwo pwojè teknik pou sipòte rechèch kolaboratif la san rete.
Kounye a, gen anpil enstitisyon k ap fè rechèch sou fib kabòn nan peyi Lachin, men pouvwa a gaye toupatou, epi pa gen okenn mekanis òganizasyon inifye pou rechèch ak devlopman (R&D) ak yon sipò finansman solid pou yon kowòdinasyon efikas. Si nou jije dapre eksperyans devlopman peyi avanse yo, òganizasyon ak plan gwo pwojè yo jwe yon gwo wòl nan pwomosyon devlopman domèn teknik sa a. Nou ta dwe konsantre sou fòs R&D avantaj Lachin nan, an vi avansman teknoloji R&D fib kabòn Lachin nan pou kòmanse gwo pwojè, ranfòse inovasyon teknolojik kolaboratif, epi toujou ankouraje nivo teknoloji rechèch fib kabòn Lachin nan, konpetisyon pou fib kabòn ak konpoze entènasyonal yo.
5.3 Amelyore mekanis evalyasyon oryantasyon efè aplikasyon reyalizasyon teknik yo
Nan pèspektiv analiz ekonometrik papye SCI yo, fib kabòn nan Lachin kòm yon materyèl pèfòmans ki gen gwo rezistans yo itilize nan divès domèn rechèch, men pou pwodiksyon fib kabòn ak teknoloji preparasyon, li sitou konsantre sou diminye depans, amelyore efikasite pwodiksyon mwens rechèch. Pwosesis pwodiksyon fib kabòn lan long, pwen kle teknoloji yo, gwo baryè pwodiksyon, li se yon entegrasyon miltidisiplinè ak milti-teknoloji, bezwen kraze obstak teknik yo, pou ankouraje efektivman rechèch ak devlopman teknoloji preparasyon debaz "pri ki ba, pèfòmans ki wo". Yon bò, bezwen ranfòse envestisman nan rechèch, lòt bò, bezwen febli domèn evalyasyon pèfòmans rechèch syantifik la, ranfòse oryantasyon aplikasyon efè evalyasyon reyalizasyon teknik yo, epi chanje soti nan evalyasyon "kantitatif" la, ki peye atansyon sou piblikasyon papye a, pou ale nan evalyasyon "kalite" valè rezilta yo.
5.4 Ranfòse kiltivasyon talan konpoze teknoloji dènye kri
Atribi teknolojik avanse nan teknoloji fib kabòn lan detèmine enpòtans talan espesyalize yo, si yo gen pèsonèl teknik debaz dènye kri detèmine dirèkteman nivo R&D yon enstitisyon.
Kòm rezilta lyen R&D teknoloji fib kabòn nan, nou ta dwe peye atansyon sou fòmasyon pèsonèl konpoze yo, pou asire kowòdinasyon ak devlopman tout lyen yo. Anplis de sa, nan istwa devlopman rechèch fib kabòn nan peyi Lachin, sikilasyon ekspè debaz teknoloji yo souvan yon faktè kle ki afekte nivo R&D yon enstitisyon rechèch. Kenbe fiksasyon ekspè debaz yo ak ekip R&D yo nan pwosesis pwodiksyon, konpoze ak pwodwi prensipal yo enpòtan pou amelyorasyon teknoloji kontinyèl.
Nou ta dwe kontinye ranfòse fòmasyon ak itilizasyon pèsonèl espesyalize nan gwo teknoloji nan domèn sa a, amelyore politik evalyasyon ak tretman pou talan nan rechèch ak devlopman teknolojik, ranfòse kiltivasyon jèn talan, sipòte aktivman koperasyon ak echanj ak enstitisyon rechèch ak devlopman avanse etranje yo, epi prezante ak anpil fòs talan avanse etranje yo, elatriye. Sa ap jwe yon gwo wòl nan pwomosyon devlopman rechèch sou fib kabòn nan peyi Lachin.
Site nan-
Analiz sou devlopman teknoloji fib kabòn mondyal la ak kijan Lachin te rive jwenn limyè li. Tian Yajuan, Zhang Zhiqiang, Tao Cheng, Yang ming, Ba jin, Chen Yunwei.R&D Syans ak Teknoloji Mondyal2018
Dat piblikasyon: 4 Desanm 2018