Fibra carbonis est materia nova polymerica inorganica, cuius contentum carbonis supra 95% est, densitate humili, robore magno, resistentia altae temperaturae, stabilitate chemica magna, resistentia lassitudinis, abrasioni resistentia, aliisque proprietatibus physicis chemicis excellentibus praedita. Magnam attenuationem vibrationum, bonam conductivitatem thermalem, facultatem protectionis electromagneticae, et coefficientem expansionis thermalis humilem, aliasque proprietates praebet. Hae proprietates excellentes fibram carbonis late adhiberi faciunt in aëronautica, transportatione ferriviaria, fabricatione vehiculorum, armorum et instrumentorum, machinis aedificatoriis, constructione infrastructurarum, ingeniaria maritima, ingeniaria petrolei, energia venti, rebus athleticis, aliisque campis.
Ob necessitates strategicas nationales materiarum fibrae carbonis, Sina eam inter technologias principales industriarum emergentium, quae in auxilio intendunt, numeravit. In consilio nationali "Duodecim Quinque" Scientiae et Technologiae, technologia praeparationis et applicationis fibrae carbonis altae efficaciae inter technologias principales industriarum emergentium strategicarum a civitate sustentatarum numeratur. Mense Maio 2015, Concilium Civitatis publice "Made in China 2025" divulgavit, novas materias ut unam ex areis praecipuis promotionis et progressionis strenuae, inter quas materiae structurales altae efficaciae et composita provecta, in foco progressionis in agro novarum materiarum collocatae sunt. Mense Octobri 2015, Ministerium Industriae et Industriae Informationis publice "Sinae Manufacturing 2025 Key Areas Technology Roadmap" divulgavit, "fibra altae efficaciae et composita eius" ut materiam strategicam clavem, meta anni 2020 est "composita fibrae carbonis domestica ad requisita technica aeroplanorum magnorum et aliorum instrumentorum magni momenti implenda." Mense Novembri anni 2016, Consilium Civitatis consilium nationale strategicum "Tredecim Quinque" ad industrias emergentes evolvendas promulgavit, clare demonstrans cooperationem in industria novarum materiarum, tum sursum tum deorsum, roborandam, demonstrationem applicationis collaborativae in compositis fibrae carbonis aliisque campis peragendam, et suggestum applicationis collaborativae construendum. Mense Ianuario anni 2017, Ministerium Industriae et Progressionis, NDRC, scientiae et technologiae, et Ministerium Pecuniae simul "Ducem ad evolutionem industriarum novarum materiarum" formulaverunt, et proposuerunt ut ab anno 2020, "in compositis fibrae carbonis, chalybe speciali altae qualitatis, materiis levibus mixtis provectis, aliisque campis plus quam septuaginta industrializationes et applicationes novarum materiarum clavis consequantur, et systema subsidii instrumentorum processus construatur quod gradui evolutionis industriae novarum materiarum Sinarum respondeat."
Quia fibra carbonis eiusque composita magnum momentum in defensione nationali et victu populi agunt, multi periti in evolutione sua et analysi inclinationum investigationis intendunt. Dr. Zhou Hong contributiones scientificas et technologicas a scientificis Americanis in primis stadiis evolutionis technologiae fibrae carbonis altae efficaciae factas recensuit, et sedecim applicationes principales et progressus technologicos recentes fibrae carbonis perscrutatus est et rettulit, necnon technologia productionis, proprietates et applicationes fibrae carbonis polyacrylonitrili necnon eius progressus technologicus hodiernus a Dr. Wei Xin, et cetera, recensuit. Etiam suggestiones utiles pro problematis in evolutione fibrae carbonis in Sinis exstantibus proposuit. Praeterea, multi investigationes de analysi metrologica chartarum et patentum in agro fibrae carbonis et compositarum eius perfecerunt. Exempli gratia, Ma Xianglin et alii ex prospectu metrologico ab anno 1998 ad 2017 distributionem et applicationem patentum fibrae carbonis in agro analysi tractaverunt; Yang Sisi et alii, in suggestu technologiae innixi, ad investigationem patentum textilium fibrae carbonis globalis et ad data statistica, ex evolutione annua patentum, possessorum patentum, punctum calidum technologiae patentum et patentum principale technologiae analysantur.
Ex prospectu cursus investigationis et progressionis fibrae carbonis, investigatio Sinarum fere cum mundo synchronizata est, sed progressus tardus est, scala et qualitas productionis fibrae carbonis altae efficacitatis comparata cum nationibus externis discrepant, ita ut necessitas urgenti sit processum investigationis et progressionis accelerare, ordinationem strategicam promovere, et occasionem progressionis industriae futurae capere. Quapropter, haec dissertatio primum ordinationem proiectorum nationum in campo investigationis fibrae carbonis investigat, ut consilia viarum investigationis et progressionis in variis nationibus intelligat, et secundo, quia investigatio fundamentalis et investigatio applicationis fibrae carbonis magni momenti est ad investigationem technicam et progressionem fibrae carbonis, ideo analysin metrologicam ex resultatibus investigationis academicae - documentis SCI et resultatibus investigationis applicatae - patentibus simul peragimus, ut comprehensionem plenam progressus investigationis et progressionis in campo fibrae carbonis obtineamus, et ut progressiones investigationis recentiores in hoc campo ad progressum investigationis et progressionis secundum Peep International Frontier perscrutemur. Denique, ex resultatibus investigationis supra dictis, aliquae suggestiones pro via investigationis et progressionis in campo fibrae carbonis in Sinis proponuntur.
2. C.fibra arborisdelineatio propositi investigationisregiones/terrae maiores
Inter praecipuas terras fibrae carbonis producentes sunt Iaponia, Civitates Foederatae Americae, Corea Meridiana, nonnullae terrae Europaeae, et Taiwania, Sina. Terrae technologiae provectae, in primo stadio evolutionis technologiae fibrae carbonis versantes, momentum huius materiae intellexerunt, consilia strategica perfecerunt, et evolutionem materiarum fibrae carbonis vehementer promoverunt.
2.1 Iaponia
Iaponia est patria maxime progressa in technologia fibrae carbonis. Tres societates in Iaponia, Toray, Bong, et Mitsubishi Liyang, fere 70%~80% mercatus productionis fibrae carbonis globalis constituunt. Nihilominus, Iaponia magni momenti tribuit conservandis suis viribus in hoc campo, praesertim evolutione fibrarum carbonis altae efficacitatis in sartagine fundatarum et technologiarum energiae et ambitus amicarum, cum valido auxilio humano et pecuniario, et in pluribus consiliis fundamentalibus, inter quae consilium energiae fundamentale, delineatio strategica pro incremento oeconomico, et Protocollum Kyoto, hoc inceptum strategicum fecerunt quod promoveri debet. Ministerium Oeconomiae, Industriae, et Proprietatis Iaponiae, fretus Consilio Nationali Energiae et Ambitus, "Programma Investigationis et Evolutionis Technologiae Conservandae Energiae" proposuit. Hac consilio sustenta, industria Iaponica fibrae carbonis potuit efficacius centralizare omnes aspectus opum et promovere solutionem problematum communium in industria fibrae carbonis.
"Progressus technologiae, ut novae materiae structurales innovativae" (2013-2022) est inceptum sub "Incepto investigationis Progressionis Futurae" in Iaponia adhibitum, ut progressus technologiae necessariae materiarum structuralium innovativarum et combinationis materiarum diversarum significanter perficiatur, cum proposito principali levitatis (dimidia pars ponderis currus) instrumentorum transportationis minuendae. Et denique applicationem practicam eius perficiendae. Postquam inceptum investigationis et progressionis anno 2014 suscepit, Agentura Progressionis Technologiae Industrialis (NEDO) plura subprocepta elaboravit, in quibus proposita generalia incepti investigationis fibrae carbonis "Investigatio et progressio fundamentalis fibrae carbonis innovativae" erant: nova composita praecursorum fibrae carbonis evolvere; mechanismum formationis structurarum carbonizationis elucidare; et methodos aestimationis fibrae carbonis evolvere et standardizare. Proiectum, ab Universitate Tokiensi ductum et Institutum Technologiae Industrialis (NEDO), Toray, Teijin, Dongyuan, et Mitsubishi Liyang coniunctim comprehendens, progressum magnum mense Ianuario anni 2016 fecit et aliud magnum incrementum in agro fibrae carbonis in sartagine fundatae est post inventionem "modi Kondo" in Iaponia anno 1959.
2.2 Civitates Foederatae Americae
Agentura Prae-Investigationis Defensionis Civitatum Foederatarum (DARPA) anno 2006 inceptum "Fibrae Structurales Provectae" (Advanced Structural Fiber) instituit, eo consilio ut vim investigationis scientificae praevalentem patriae congregaret ad fibras structurales novae generationis, fibris carbonis fundatas, evolvendas. Hoc incepto adiuta, turma investigationis Instituti Technologiae Georgiae in Civitatibus Foederatis Americae technologiam praeparationis filorum crudorum anno 2015 perrupit, modulum elasticitatis eius 30% augens, Civitates Foederatas Americae capacitate evolvendi tertiae generationis fibrae carbonis insigniens.
Anno MMXIV, Ministerium Energiae Civitatum Foederatarum (DOE) subsidium undecim et trecentorum milionum dollariorum duobus inceptis de "processibus catalyticis multigradibus ad conversionem saccharorum biomassae non edibilis in acrylonitrilum" et "investigatione et optimizatione acrylonitrili ex productione biomassae derivati" nuntiavit, ut usum residuorum agriculturae promoveret, investigationem de materiis fibrae carbonis renovabilibus altae efficaciae pretio competitivis ad productionem materiarum rudis renovabilium non-esculentis, ut biomassa lignea, et consilia ad sumptum productionis fibrarum carbonis biomassae renovabilis ad minus quam quinque dollariis per libram ante annum MMXX reducendum.
Mense Martio anni 2017, Ministerium Energiae Civitatum Foederatarum iterum nuntiavit 3.74 miliones dollariorum ad "propositum investigationis et progressionis partium fibrae carbonis vilis" fundandum, ductum ab Instituto Americano Occidentali (WRI), quod in evolutione partium fibrae carbonis vilis innixarum in opibus ut carbone et biomassa intendit.
Iulio mense anni 2017, Ministerium Energiae Civitatum Foederatarum nuntiavit se pecuniam 19.4 milionum dollariorum ad investigationem et progressionem vehiculorum provectorum energiae efficientium sustentandam destinasse. Ex his 6.7 miliones ad praeparationem fibrarum carbonis vilis pretii utens materiis computatoriis sustentandam destinantur, inter quas sunt evolutio methodorum aestimationis multi-scalae pro technologia computatrali integrata ad studium novorum praecursorum fibrae carbonis aestimandum. Dynamica molecularis provecta, theoria functionalis densitatis adiuvata, doctrina machinalis, et alia instrumenta adhibita sunt ad instrumenta computatralia modernissima evolvenda, quae efficientiam selectionis materiarum crudarum fibrae carbonis vilis pretii augendam promoveant.
2.3 Europa
Industria Europaea fibrae carbonis in Iaponia et Civitatibus Foederatis Americae annis septuagesimis vel octogesimis saeculi XX evoluta est, sed propter technologiam et capitale, multae societates fibras carbonis singulas producentes, tempore incrementi altioris post duo milia annorum postulationis fibrae carbonis non adhaeserunt et evanuerunt. Societas Germanica SGL sola in Europa est quae magnam partem mercatus mundialis fibrae carbonis tenet.
Mense Novembri anni 2011, Unio Europaea Propositum Eucarbon incepit, quod facultates fabricationis Europaeae in fibra carbonica et materiis praeimpregnatis ad res aëronauticas augere intendit. Propositum quattuor annos duravit, cum pecunia totali 3.2 millionum euronum collocata, et mense Maio anni 2017 primam lineam productionis fibrae carbonicae specialis Europaeam ad usus spatiales, ut satellites, feliciter instituit, ita Europam a dependentia importationis in producto se liberare et salutem copiae materiarum praestare sinit.
Septimum consilium Unionis Europaeae (EU) in animo habet proiectum "fibrae carbonis functionalis in praeparatione novi systematis praecursoris cum efficacia sumptuum et effectu tractabili" (FIBRALSPEC) (2014-2017) 6.08 millionibus euronum sustinere. Proiectum quadriennale, ductum ab Universitate Technica Nationali Athenarum, Graeciae, cum participatione societatum multinationalium sicut Italia, Regno Unito et Ucraina, intendit ad innovandum et emendandum processum praeparationis continuae fibrarum carbonis polyacrylonitrilis ad productionem experimentalem fibrarum carbonis continue in sartagine fundatarum assequendam. Proiectum feliciter perfecit evolutionem et applicationem fibrae carbonis et technologiae compositae amplificatae ex fontibus polymerorum organicorum renovabilibus (ut supercapacitoribus, refugiis rapidis in casu necessitatis, necnon prototypis machinarum mechanicarum electricarum rotatoriarum ad obducendum et evolutionem lineae productionis nanofibrarum, etc.).
Numerus crescens sectorum industrialium, ut autocinetorum, energiae eolicae et navium constructio, materias compositas leves et summae efficacitatis requirunt, quod magnum mercatum potentialem industriae fibrae carbonis praebet. Unio Europaea 5.968 miliones euronum impendit ad inceptum Carboprec (2014-2017) incipiendum, cuius finis strategicus est praecursores vilis pretii ex materiis renovabilibus, quae late in Europa praesentes sunt, evolvere et productionem fibrarum carbonis summae efficacitatis per nanotubos carbonis augere.
Programma investigationis Cleansky II Unionis Europaeae propositum "Investigationis et Evolutionis Pneumaticae Compositae" (2017) fundavit, a Fraunhofer Instituto pro Productione et Fidelitate Systematum (LBF) in Germania ductum, quod partes rotarum anteriorum pro aeroplanis compositis fibra carbonis firmatis pro Airbus A320 evolvere intendit. Propositum est pondus 40% reducere comparatione cum materiis metallicis conventionalibus. Propositum circiter 200,000 euronum sustentatur.
2.4 Corea
Investigatio et progressio necnon industrializatio fibrae carbonis in Corea Meridiana sero coeperunt, sed anno 2006, anno 2013 formaliter in stadium practicum ingressi sunt, condicionem fibrae carbonis Coreanae ab importationibus omnino dependentis invertendo. Xiaoxing, grex localis Coreae Meridianae, et Taiguang Business, qui industriam praecursorem active in agro structurae fibrae carbonis versabantur, impetus progressus validus est. Praeterea, basis productionis fibrae carbonis, a Toray Iaponia in Corea constituta, etiam ad mercatum fibrae carbonis in Corea ipsa contulit.
Gubernatio Coreana elegit ut Xiaoxing Group locum conventus industriarum innovativarum fibrae carbonis faciat. Propositum est formare gregem industriae materiae fibrae carbonis, promovere progressionem oecosystematis oeconomici creativi in tota regione septentrionali; finis ultimus est formare catenam productionis unius stationis materiae fibrae carbonis → partes → productum perfectum; constitutio gregis incubationis fibrae carbonis cum Valle Silicis in Civitatibus Foederatis Americae aequari potest, novos mercatus attingere, novum valorem additum creare, et metam decem miliardorum dollariorum in exportationibus productorum fibrae carbonis conexorum (aequivalens circiter 55.2 miliardis Yuan) ante annum 2020 consequi.
3. analysis investigationis et effectuum investigationis fibrae carbonis globalis
Haec subsectio dissertationes SCI ad investigationem fibrae carbonis pertinentes et eventus patentum DII ab anno 2010 enumerat, ut investigatio academica et investigatio et progressus industrialis technologiae fibrae carbonis globalis simul analysetur, et progressus investigationis et progressus fibrae carbonis internationaliter plene intelligatur.
Data ex indice datorum Scie et Dewent in indice datorum "Web of Science" a Clarivate Analytics edito deprompta; tempus recuperationis: 2010-2017; dies recuperationis: 1 Februarii 2018.
Ratio Recuperationis Chartae SCI: Ts = ((fibra carbonica* vel fibra carbonica* vel ("fibra carbonica*" non "fibra vitrea carbonica") vel "fibra carbonica*" vel "filamentum carbonicum*" vel ((polyacrylonitrilum vel pix) et "praecursor*" et fibra*) vel ("fibra graphita*")) non ("carbo bambuseus")).
Strategia Dewent Inquisitionis Patentium: Ti=((fibra carbonica* vel fibra carbonica* vel ("fibra carbonica*" non "fibra vitrea carbonica") vel "fibra carbonica*" vel "filamentum carbonicum*" vel ((polyacrylonitrilum vel pix) et "praecursor*" et fibra*) vel ("fibra graphita*")) non ("carbo bambuseus")) vel TS=((fibra carbonica* vel fibra carbonica* vel ("fibra carbonica*" non "fibra vitrea carbonica") vel "fibra carbonica*" vel "filamentum carbonicum*" vel ((polyacrylonitrilum vel pix) et "praecursor*" et fibra*) vel ("fibra graphita*")) non ("carbo bambuseus")) et IP=(D01F-009/12 vel D01F-009/127 vel D01F-009/133 vel D01F-009/14 vel D01F-009/145 vel D01F-009/15 vel D01F-009/155 aut D01F-009/16 aut D01F-009/17 aut D01F-009/18 aut D01F-009/20 aut D01F-009/21 aut D01F-009/22 aut D01F-009/24 aut D01F-009/26 aut D01F-09/28 aut D01F-009/30 aut D01F-009/32 aut C08K-007/02 aut C08J-005/04 aut C04B-035/83 aut D06M-014/36 aut D06M-101/40 aut D21H-013/50 aut H01H-001/027 aut H01R-039/24).
3.1 inclinatio
Ab anno 2010, 16 553 commentarii pertinentes per orbem terrarum divulgati sunt, et 26 390 patentes inventionum applicatae sunt, omnia constantem ascensum quotannis ostendentia (Figura 1).
3.2 Distributio per patriam vel regionem
Decem institutiones praecipuae quae maximam productionem investigationis fibrae carbonis globalis edunt ex Sinis sunt, quarum quinque praecipuae sunt: Academia Scientiarum Sinensis, Institutum Technologiae Harbinensis, Universitas Technologiae Boreoccidentalis, Universitas Donghua, Institutum Aeronauticum et Astronauticum Pechinensem. Inter institutiones externas, Institutum Technologiae Indicum, Universitas Tokiensis, Universitas Bristoliensis, Universitas Monashensis, Universitas Mancuniensis, et Institutum Technologiae Georgianum inter decem et viginti locos tenent (Fig. 3).
Inter triginta praecipuas institutiones, secundum numerum patentum petitionum, Iaponia quinque habet, quarum tres in quinque praecipuis sunt. Societas Toray primum locum tenet, deinde Mitsubishi Liyang (secundum), Teijin (quartum), East State (decimum), et Iaponia Toyo Textile Company (vicesimum quartum). Sina viginti unam institutionem habet. Sinopec Group maximum numerum patentum habet, tertium locum tenet. Secundo, Harbin Institute of Technology, Henan Ke Letter cable company, Donghua University, China Shanghai Petrochemical, Beijing Chemical Industry, et cetera. Academia Scientiarum Sinensis Shanxi Coal invention patent 66 vicesimum septimum locum tenet. Coreae Meridianae duas institutiones habent, quarum Xiaoxing Co., Ltd. primum locum tenet, octavum locum tenet.
Instituta productionis, productiones chartae praecipue ab universitatibus et institutis investigationis scientificae, productiones patentum praecipue a societate, videri potest fabricationem fibrae carbonis industriam technologiae provectae esse. Societas, ut corpus principale progressionis industriae investigationis et progressionis fibrae carbonis, magnam vim tribuit tutelae technologiae investigationis et progressionis fibrae carbonis, praesertim duae societates maiores in Iaponia, cuius numerus patentum longe antecedit.
3.4 Loca Investigationis Calida
Commentationes investigationis de fibra carbonica plurima argumenta investigationis tractant: composita fibrae carbonicae (inter quae composita fibra carbonica firmata, composita matricis polymericae, etc.), investigationem proprietatum mechanicarum, analysin elementorum finitorum, nanotubula carbonica, delaminationem, corroborationem, lassitudinem, microstructuram, filationem electrostaticam, tractationem superficiei, adsorptionem, et cetera. Commentationes de his verbis clavis tractantes 38.8% numeri totalis commentationum constituunt.
Patentes inventionis fibrae carbonis plurima argumenta ad praeparationem fibrae carbonis, apparatum productionis, et materias compositas pertinentia tractant. Inter eas, societates Iaponicae Toray, Mitsubishi Liyang, Teijin, aliaeque in "compositis polymericis fibra carbonis firmatis" in campo designationis technicae magni momenti sunt. Praeterea, Toray et Mitsubishi Liyang in "productione polyacrylonitrili fibrae carbonis et apparatu productionis", "productione fibrae carbonis cum nitrilo insaturato, ut polyacrylonitrilo, polyvinylideno cyanido, aethyleno" et aliis technologis magnam partem designationis patentum habent, et societas Iaponica Teijin in "compositis fibrae carbonis et compositorum oxygenii" maiorem partem designationis patentum habent.
Magnam partem patentum apud Sinopec Group, Universitatem Chemicam Pechinensem, Academiam Scientiarum Sinensem Ningbo Materials, in "productione fibrae carbonis polyacrylonitrili et apparatu productionis", habent; praeterea, Universitas Ingeniariae Chemicae Pechinensis, Academia Scientiarum Sinensis Institutum Chemicum Carbonis Shanxi, et Academiam Scientiarum Sinensem Ningbo Materials, in technologia "Usu fibrae elementorum inorganicorum ut ingredientium praeparationis compositorum polymerorum", Institutum Technologiae Harbinensem in "tractatione fibrae carbonis", "compositis fibrae carbonis et compositorum oxygenium continentium", aliarumque technologiarum operam dat.
Praeterea, ex statisticis annuis distributionis patentum globalium invenitur nonnulla nova puncta critica his tribus annis proximis emergere coepisse, ut: "Compositiones polyamidarum ex formatione reactionis nexus carboxylici in catena principali obtentae", "compositiones polyestericae ex formatione nexus esteris acidi carboxylici in catena principali", "materia composita ex materiis syntheticis fundata", "acidum carboxylicum cyclicum composita oxygenii ut ingredientia compositorum fibrae carbonis continens", "in forma tridimensionali solidificationis vel tractationis materiarum textillium", "aether insaturatus, acetal, semi-acetal, ceton vel aldehydus per solam reactionem nexus carbonii-carbonis insaturati ad productionem compositorum polymerorum", "tubus vel funis materiae adiabaticae", "composita fibrae carbonis cum esteribus phosphatis ut ingredientibus" et cetera.
Recentibus annis, investigatio et progressio in regione fibrae carbonis emerserunt, plerisque inventionibus ex Civitatibus Foederatis Americae et Iaponia ortis. Technologiae recentissimae non solum in productione et praeparatione fibrae carbonis intendunt, sed etiam in applicationibus in latiori materiarum autocineticarum serie, ut levitate, impressione tridimensionali, et materiis generationis energiae. Praeterea, recirculatio et redivivus materiarum fibrae carbonis, praeparatio fibrae carbonis lignini lignei, et alia opera effecta praeclarae aestimationis sunt. Resultatus repraesentativi infra describuntur:
1) Institutum Technologiae Georgiae Civitatum Foederatarum technologias fibrae carbonis tertiae generationis perrumpit.
Iulio mense anni 2015, pecunia a DARPA concessa, Institutum Technologiae Georgiae, nova ratione filationis fibrae carbonis in sartagine fundata, modulum suum significanter auxit, fibram carbonis Hershey IM7, quae nunc late in aeroplanis militaribus adhibetur, superans, secundam nationem in mundo post Iaponiam quae tertiam generationem technologiae fibrae carbonis perfecit.
Robur tensile fibrae carbonis gel-turning a Kumarz fabricatae ad 5.5 ad 5.8 Gpa pervenit, et modulus tensile inter 354-375 Gpa est. "Haec est fibra continua quae maximam roboris et moduli comprehensivi effectus relata est. In fasciculo filamentorum brevium, robur tensile usque ad 12.1 Gpa, idem est quam fibra carbonis polyacrylonitrili summa."
2) Technologia calefactionis undarum electromagneticarum
Anno MMXIV, Nedo technologiam calefactionis undarum electromagneticarum elaboravit. Technologia carbonizationis undarum electromagneticarum ad usum technologiae calefactionis undarum electromagneticarum ad carbonizationem fibrae sub pressione atmosphaerica significat. Efficacia fibrae carbonicae obtenta fere eadem est ac fibrae carbonicae per calefactionem altae temperaturae productae; modulus elasticitatis plus quam 240GPA attingere potest, et elongatio ad rupturam plus quam 1.5% est, quod primum successum in mundo constituit.
Materia fibrosa similis undis electromagneticis carbonizatur, ita ut apparatus fornacis carbonizationis ad calefactionem altae temperaturae adhibitus non requiratur. Hoc processus non solum tempus carbonizationis requisitum minuit, sed etiam consumptionem energiae et emissiones CO2 deminuit.
3) subtilis moderatio processus carbonisationis
Mense Martio anni 2014, Toray prosperam evolutionem fibrae carbonicae t1100g nuntiavit. Toray technologiam traditionalem filationis solutionis in sartagine adhibet ad processum carbonisationis subtiliter moderandum, microstructuram fibrae carbonicae in scala nanometrica emendandam, orientationem microcrystallinam graphiti, magnitudinem microcrystallinam, vitia et cetera in fibra post carbonisationem moderanda, ita ut robur et modulus elasticitatis magnopere augeantur. Robur tensile t1100g est 6.6GPa, quod 12% maius est quam T800, et modulus elasticitatis est 324GPa et 10% auctus, quod stadium industrialisationis ingreditur.
4) Technologia Tractationis Superficialis
Teijin State Orientalis feliciter technologiam curationis superficiei plasmaticae excogitavit, quae aspectum fibrae carbonicae intra pauca momenta moderari potest. Haec nova technologia totum processum productionis insigniter simplificat et consumptionem energiae quinquaginta centesimis, comparatione facta cum technologia curationis superficiei solutionum aquosarum electrolyticarum iam exsistente, minuit. Praeterea, post curationem plasmaticam, adhaesionem fibrae et matricis resinae etiam emendatam esse inventum est.
5) studium de retentione celeritatis roboris tensilis fibrae carbonis in ambiente graphiti altae temperaturae
Ningbo Materials feliciter studium accuratum de analysi processuum, investigatione structurae, et optimizatione effectuum fibrae carbonis domesticae altae firmitatis et modi alti perfecit, praesertim investigationem de ratione retentionis firmitatis tensilis fibrae carbonis in ambitu graphiti altae temperaturae, et nuperrime praeparationem prosperam fibrae carbonis altae firmitatis et moduli altioris cum firmitate tensile 5.24GPa et volumine moduli tensile 593GPa. Haec fibra, comparata cum fibra carbonis Iaponica Toray m60j altae firmitatis et valde formata (firmitate tensile 3.92GPa, modulo tensile 588GPa), adhuc habet.
6) Graphitum Micro-undarum
Yongda Advanced Materials feliciter technologiam graphiti ad temperaturas altissimas, patente exclusiva Civitatum Foederatarum, excogitavit; ad productionem fibrae carbonis medii et altioris ordinis, tria impedimenta in evolutione fibrae carbonis altioris ordinis feliciter superavit: apparatum graphiti pretiosum et sub imperio internationali, difficultates technologiae chemicae serici crudi, et reditum productionis parvum et altum. Hactenus, Yongda tria genera fibrarum carbonis excogitavit, quae omnia robur et modulum fibrae carbonis originalis relative inferioris gradus ad novum altitudinem extulerunt.
7) Novus processus liquefaciendi filum crudum fibrae carbonis e sartagine confectum a Fraunhofer, Germania.
Institutum Fraunhofer Polymerorum Applicatorum (Applied Polymer Research, IAP) nuper nuntiavit se recentissimam technologiam Comcarbon in Spectaculo Aërio Berolinensi (11A) diebus 25 et 29 Aprilis 2018 exhibiturum esse. Haec technologia sumptum productionis fibrae carbonis magna copia productae magnopere minuit.
Fig. 4 Filum crudum liquefaciens rotatio.
Constat in processibus traditis dimidium sumptus productionis fibrae carbonis e sartagine confectae in processu productionis fili crudi consumi. Cum fili crudi liquefieri non possint, necesse est ut per sumptuosum processum filationis solutionis (Filatio Solutionis) produci possit. "Ad hunc finem, novum processum ad productionem serici crudi e sartagine confecti elaboravimus, qui sumptum productionis fili crudi 60% reducere potest. Hic processus filationis liquefactionis oeconomicus et utilis est, copolymero fuso e sartagine confecto specialiter evoluto utens," Dr. Johannes Ganster, Minister Polymerorum biologicorum apud Institutum Fraunhofer IAP, explicavit.
8) Technologia oxidationis plasmatis
Societas 4M Carbon Fiber nuntiavit se technologiam oxidationis plasmatis ad fabricandas et vendendas fibras carbonis altae qualitatis et pretii minoris usum iri, non solum ad licentiam technologiae. 4M affirmat technologiam oxidationis plasmatis ter celeriorem esse quam technologiam oxidationis conventionalem, dum usus energiae minus quam tertia parte sit technologiae traditionalis. Haec autem affirmationes a multis productoribus internationalibus fibrae carbonis comprobatae sunt, qui cum pluribus ex maximis fabricatoribus fibrae carbonis et fabricatoribus autocinetorum in mundo consulunt ut initiatores productionis fibrarum carbonis pretii minoris participent.
9) Fibra nanocellulosa
Universitas Kyotoensis Iaponiae, una cum pluribus magnis fabricatoribus partium, velut societate institutionis electricae (maximo fabricatore Toyotae) et Daikyonishikawa Corp., in evolutione materiarum plasticarum laborat quae nanofibras cellulosas coniungunt. Haec materia fit frangendo pulpam ligni in pauca micron (1 per mille mm). Pondus novae materiae tantum quinta pars ponderis ferri est, sed eius robur quinquies maior est quam ferri.
10) corpus anterior fibrae carbonis e polyolefino et lignino materiis crudis
Laboratorium Nationale Oak Ridge in Civitatibus Foederatis Americae ab anno 2007 in investigatione fibrae carbonis vilis operam dat, et corpora anteriora fibrae carbonis pro materiis crudis polyolefini et lignini, necnon technologias provectas prae-oxidationis plasmatis et carbonizationis micro-undarum excogitaverunt.
11) Novum polymerum (polymerum praecursoris) elaboratum est per remotionem curationis refractariae.
In methodo fabricationis a Universitate Tokiensi ducta, novum polymerum (polymerum praecursoris) elaboratum est ad tractationem refractariam removendam. Summa res est, postquam polymerum in sericum filatur, tractationem refractariam originalem non perficit, sed in solvente oxidari facit. Deinde instrumentum calefactionis per microundas ad plus quam 1000°C calefacitur ad carbonisationem. Tempus calefactionis tantum 2-3 minuta requirit. Post tractationem carbonisationis, plasma etiam ad tractationem superficialem perficiendam adhibetur, ut fibra carbonica fieri possit. Tractatio plasmatica minus quam 2 minuta requirit. Hoc modo, tempus sinterisationis originale 30-60 minutorum ad circiter 5 minuta reduci potest. In nova methodo fabricationis, tractatio plasmatica perficitur ad nexum inter fibram carbonicam et resinam thermoplasticam ut materiam basicam CFRP emendandum. Modulus elasticitatis tensilis fibrae carbonicae nova methodo fabricationis fabricatae est 240GPa, vis tensilis est 3.5GPa et elongatio 1.5% attingit. Hi valores eodem gradu sunt ac fibra carbonis Toray Universal gradus T300 ad res athleticas, etc., adhibita.
12) recirculatio et usus materiarum fibrae carbonis utens processu strati fluidizati
Mengran Meng, primus auctor studii, dixit: "Recuperatio fibrae carbonis effectum in ambitum minuit comparata cum productione fibrae carbonis crudae, sed conscientia de potentialibus technologiarum redivivarum et possibilitate oeconomica usus fibrae carbonis redivivarum limitata est. "Redivivus usus duos gradus habet: fibrae primum ex compositis fibrae carbonis recuperari et thermaliter decomponi debent per materias mechanicas triturandas vel per usum pyrolysis vel processuum strati fluidizati. Hae methodi partem plasticam materiae compositae removent, relinquentes fibram carbonis, quae deinde in mattas fibrarum implicatas converti potest per technologiam chartae humidae faciendae, vel in fibras directionales reorganizari."
Investigatores computaverunt fibram carbonis ex residuis compositis fibrae carbonis recuperari posse utens processu strati fluidizati, requirente tantum 5 dollariis/kg et minus quam 10% energiae necessariae ad fabricandam fibram carbonis primariam. Fibrae carbonis recyclatae, per processus strati fluidizati productae, vix modulum minuunt, et robur tensile 18% ad 50% reducitur respectu fibrarum carbonis primariarum, quod eas aptas reddit ad usus qui rigiditatem magnam potius quam robur requirunt. "Fibrae carbonis recyclatae aptae esse possunt ad usus non structurales qui leve pondus requirunt, ut in industriis autocineticis, constructionis, venti et ludorum athleticorum," dixit Meng.
13) Nova technologia fibrae carbonis recirculandae in Civitatibus Foederatis Americae elaborata.
Iunio anni 2016, investigatores apud Institutum Technologiae Georgiae in Civitatibus Foederatis Americae fibram carbonis in solvente alcoholum continente maceraverunt ad resinam epoxydicam dissolvendam; fibrae separatae et resinae epoxydicae iterum adhiberi possunt, quo fit ut fibra carbonis recuperatio prospere perficiatur.
Iulio mense anni 2017, Universitas Civitatis Washingtoniae etiam technologiam recuperationis fibrae carbonis elaboravit, acido debili ut catalysatore utens; ethanol liquidum ad temperaturas relative humiles ad materias thermoindurendas dissolvendas adhibendo, fibra carbonis decomposita et resina separatim conservantur, et in reproductionem adhiberi possunt.
14) Progressus technologiae atramenti fibrae carbonis imprimendi tridimensionaliter in laboratorio LLNL, Civitatibus Foederatis Americae
Mense Martio anni 2017, Laboratorium Nationale Lawrence Livemore (LLNL) in Civitatibus Foederatis Americae prima composita fibrae carbonis altae efficaciae, ad usum in aviatione, impressa tridimensionaliter elaboravit. Methodum impressionis tridimensionalis transmissionis atramenti directae (DIW) adhibuerunt ad structuras tridimensionales complexas creandas quae celeritatem processus magnopere auxerunt ad usum in industria autocinetica, aerospatiali, defensione, et certaminibus motociclorum necnon navigatione.
15) Civitates Foederatae Americae, Corea et Sina in evolutione fibrae carbonis ad energiam generandam cooperantur.
Augusto mense anni 2017, Universitatis Texanae in campo Dallasiensi, Universitas Hanyang in Corea, Universitas Nankai in Sinis, aliaeque institutiones collaboraverunt in evolutione materiae filorum e fibra carbonis ad energiam generandam. Filum primum in solutionibus electrolyticis, ut in salsamento, maceratur, quo facto iones in electrolyto superficiei nanotubulorum carbonis adhaerere possunt, quae, cum filum stringitur vel extenditur, in energiam electricam converti potest. Materia in quolibet loco cum energia cinetica certa adhiberi potest et apta est ad energiam sensoriis rerum interretialium praebendam.
16) Novus progressus in investigatione fibrae carbonis lignini lignei a Sinis et Americanis respective obtentae.
Mense Martio anni 2017, turma fibrarum specialis Instituti Technologiae et Machinationis Materiarum Ningbensi copolymerum lignini-acrylonitrili cum bona rotabilitate et stabilitate thermali paravit, utens technologia modificationis bipartitae esterificationis et copolymerizationis radicalium liberorum. Filamenta continua altae qualitatis obtenta sunt copolymero et processu rotationis humidae, et fibra carbonis compacta post stabilisationem thermalem et curationem carbonizationis obtenta est.
Mense Augusto anni 2017, turma investigationis Birgitte Ahring apud Universitatem Washingtoniensem in Civitatibus Foederatis Americae ligninum et polyacrylonitrilum variis proportionibus miscuit, deinde technologiam liquefactionis rotandae adhibuit ad polymera mixta in fibras carbonis convertendas. Studium invenit ligninum additum ad 20%~30% firmitatem fibrae carbonis non afficere et adhibitum iri in productione materiarum fibrae carbonis minoris pretii pro partibus autocinetorum vel aeroplanorum exspectari.
Fine anni 2017, Laboratorium Nationale Energiae Renovabilis (NREL) investigationem de fabricatione acrylonitrili utens partibus plantarum residuis, ut stramine frumenti et tritici, divulgavit. Primum materias plantarum in saccharum dissolvunt, deinde in acida convertunt, et cum catalysatoribus vilibus miscent ad res destinatas creandas.
17) Iaponia primum chassis autocineti e materia composita thermoplastica fibra carbonis firmata evolvit.
Mense Octobri anni 2017, nova technologia industriae energiae Iaponiae, una cum Instituto Investigationis et Progressionis (R&D) et Centro Nationali Investigationis Compositorum Universitatis Nagoyae, feliciter primum in mundo chassis autocinetorum e materia composita thermoplastica fibra carbonica firmata elaboravit. Utuntur processu automatico formationis directae in linea composita thermoplastica fibra longa firmata, continua mixtura fibrae carbonicae et particulae resinae thermoplasticae, fabricatione compositarum fibrae firmatarum, et deinde per calefactionem et liquefactionem chassis autocinetorum e materia thermoplastica CFRP feliciter producuntur.
5. Suggestiones de investigatione et evolutione technologiae fibrae carbonis in Sinis
5.1 Dispositio progressiva, ad metam intenta, in tertiam generationem technologiae fibrae carbonis perrumpendam intendens.
Technologia fibrae carbonis secundae generationis Sinarum nondum perruptionem plenam constituit. Patria nostra consilium in futurum spectans habere conabitur, quod instituta investigationis pertinentia coniungat, in acquisitione technologiarum clavis intenta, investigationem et progressionem technologiae praeparationis fibrae carbonis tertiae generationis (id est, technologiam fibrae carbonis altae firmitatis et moduli alti ad res aëronauticas applicandam) et technologiam materiae compositae fibrae carbonis elaboratam, inter quas ad industriam autocineticam, constructionem et reparationem, aliasque fibras carbonis leves et vilis pretii praeparandas, technologiam fabricationis additivae, technologiam recirculationis, et technologias prototyporum rapidorum.
5.2 Coordinatio ordinata, auxilium augendum, magna opera technica instituenda ad investigationem collaborativam continuo sustinendam.
In praesenti, multae institutiones in Sinis investigationes fibrae carbonis perficiendae sunt, sed potestas dispersa est, et nullus est mechanismus unitus ordinationis investigationis et progressionis nec validus subsidium pecuniarium ad coordinationem efficientem. Iudicando ex experientia progressionis terrarum provectarum, ordinatio et dispositio magnorum proiectorum magnum munus agunt in promovendo progressu huius campi technici. In Vis Investigationis et Progressionis Sinarum intendere debemus, consideratis progressu technologiae investigationis et progressionis fibrae carbonis Sinarum, ut proiecta maiora incipiantur, innovationem technologicam collaborativam confirmemus, et gradum technologiae investigationis fibrae carbonis Sinarum constanter promoveamus, certamen internationale pro fibra carbonis et materiis compositis.
5.3 Emendatio mechanismi aestimationis applicationis ad effectum spectantis rerum gestarum technicarum
Ex prospectu analysis oeconometricae chartarum SCI, fibra carbonis Sinensis, ut materia altae firmitatis et efficacitatis, in variis campis investigationis adhibetur, sed ad productionem et praeparationem fibrae carbonis technologiae, praesertim in sumptibus minuendis et efficientia productionis augenda, minus investigatur. Processus productionis fibrae carbonis longus est, puncta technologica clavis, impedimenta productionis alta, integratio multidisciplinaris et multitechnologica est, impedimenta technica superare necesse est, ut investigatio et progressus technologiae praeparationis "sumptus humilis, efficacitas alta" efficaciter promoveatur, ex una parte, necesse est pecuniam in investigationem augere, ex altera parte, necesse est campum aestimationis efficacitatis investigationis scientificae debilitare, ducem applicationis effectus aestimationis progressuum technicorum corroborare, et ab aestimatione "quantitativa", quae publicationi chartae attendit, ad aestimationem "qualitatis" valoris eventuum transeat.
5.4 Cultum talentorum technologiae recentissimae roborandum
Proprietas technologiae provectae technologiae fibrae carbonis momentum talentorum specialium determinat; utrum hae personas technicas peritissimas habeant, gradum investigationis et progressionis (R&D) institutionis directe determinat.
Ob nexus investigationis et progressionis technologiae fibrae carbonis, curam adhibere debemus institutioni personarum in materiis compositis, ut coordinatio et progressus omnium nexuum curentur. Praeterea, ex historia evolutionis investigationis fibrae carbonis in Sinis, fluxus peritorum technologicorum centralium saepe factor clavis est qui gradum investigationis et progressionis instituti investigationis afficit. Fixationem peritorum centralium et turmarum investigationis et progressionis in processibus productionis, materiis compositis et productis magnis conservare magni momenti est ad continuas emendationes technologicas.
Pergere debemus ut institutionem et usum peritorum technologiae provectioris in hoc campo confirmemus, rationem aestimationis et tractationis talentorum investigationis et progressionis technologicae emendaremus, culturam iuvenum talentorum augeremus, cooperationem et commutationem cum institutis externis investigationis et progressionis provectis active sustineamus, et talentos externos provectos fortiter introduceremus, et cetera. Hoc magnum munus aget in promovenda evolutione investigationis fibrae carbonis in Sinis.
Citatum ex-
Analysis de evolutione technologiae fibrae carbonis globalis et eius illuminatione Sinis. Tian Yajuan, Zhang Zhiqiang, Tao Cheng, Yang Ming, Ba Jin, Chen Yunwei.Investigatio et Progressio Scientiae et Technologiae MundiMMXVIII
Tempus publicationis: IV Decembris MMXVIII