Serbuk karbon yang digunakan dalam transportasi
● Bagian otomatis serat karbon
Penggunaan bagian karbon serat komposit kebanyakan berdasarkan pertimbangan berikut:
satu untuk tubuh ringan. Kepadatan serat karbon rendah, dibandingkan dengan reduksi berat baja karbon 50%, dibandingkan dengan reduksi berat struktur legasi magnesium/aluminium 30%;
Kedua, integrasi tinggi. Modeling gratis, desainabilitas yang kuat, dapat mencapai permukaan streamlined dan lengkung, dapat mengurangi jenis bagian dan investasi peralatan;
Ketiga, meningkatkan efisiensi produksi. Ganti stempel dan penywelding dengan proses tekanan dan ikatan mati, menyelamatkan investasi dari garis produksi, mati dan fixture;
Keempat, meningkatkan prestasi keselamatan mobil. Serbuk karbon memiliki kekuatan kelelahan tinggi (sampai 70%~80% dari beban desain), pusat gravitasi jatuh setelah pengurangan berat badan, dan stabilitas operasi lebih tinggi. [UNK]
Selain itu, kapasitas absorpsi energi kolasi dari serat karbon adalah 6-7 kali lipat dari baja dan 3-4 kali lipat dari aluminium. Lima adalah untuk meningkatkan kenyamanan mobil. Kedampan vibrasi yang lebih tinggi, pengurangan keseluruhan suara mobil memiliki efek yang jelas, membuat kenyamanan penumpang lebih baik.
Dari mobil asli ke kendaraan komersial tinggi, dan lebih populer pada tahun-tahun terakhir, kendaraan energi baru, aplikasi bagian karbon serat kaki tidak pernah berhenti, seperti wuxi kebijaksanaan pada materi baru, sesuai dengan keperluan dari mobil baru memproduksi karbon serat listrik tubuh karbon serat komposit dalam kasus aplikasi tipis, pada kendaraan energi baru dalam aspek seperti kehilangan berat badan, dampak tahan efektif meningkatkan prestasi kendaraan energi baru.
● Serbuk karbon di kereta dengan kecepatan tinggi
Solusi ringan dari kereta api kecepatan tinggi selalu fokus pada dua masalah: satu adalah bahan-bahan ringan harus memiliki keselamatan yang cukup; yang lainnya adalah untuk mencoba untuk menjadi secepat mungkin di bawah premis untuk memastikan keselamatan, untuk mencapai kapasitas yang lebih besar dan efisiensi transportasi yang lebih tinggi.
Dari kereta peluru dengan kecepatan 400 km/h atau lebih, kereta double-decker ke kereta maglev dengan kecepatan tinggi dengan kecepatan 600 km/h, kereta besi dengan kecepatan tinggi dan kendaraan besi lainnya telah berkembang menuju kecepatan tinggi, efisien, hijau, cerdas dan tujuan lainnya. Di antara mereka, bahan tubuh yang baik ringan dan kuat bermain peran penting. Material terpilih dari tubuh mobil, dalam kekuatan, keras kepala, perlawanan kelelahan, perlawanan korosi dan prestasi kebakaran, terus-menerus optimisasi, bahan karbon serat komposit memiliki keuntungan dari berat ringan, pengurangan dampak, beban angkat, perlawanan cuaca tinggi, kepercayaan tinggi, disponibilitas tinggi, hidup tinggi, sedikit pemeliharaan dan sebagainya secara perlahan-lahan menerima perhatian.
Panel operasi taksi serat karbon, bagian kursi serat karbon, plat bulkhead serat karbon serat karbon, dll., sebagai bahan komposit serat karbon yang digunakan dalam kendaraan kereta besi kecepatan tinggi seperti proporsi dari semakin besar, wuxi kebijaksanaan pada bahan baru juga akan menghadapi kebutuhan teknis semakin tinggi, ini juga pada praktis juga mengemudikan bahan komposit serat karbon domestik yang digunakan dengan kecepatan yang lebih cepat.
●Bagian pesawat fibra karbon
Material komposit serat karbon daripada kekuatan, ketat tinggi, perlawanan kelelahan yang baik dan perlawanan korosi, dapat merancang, mempromosikan efisiensi struktur, tidak hanya dapat meningkatkan keselamatan pesawat, ekonomi, kenyamanan dan perlindungan lingkungan, juga dapat meningkatkan efisiensi bahan bakar pesawat, saat ini dalam aplikasi implementasi sebagian besar dari pesawat sipil.
Pada saat yang sama, penggunaan komposit serat karbon di pesawat juga menghasilkan tantangan teknis baru. Berbanding dengan struktur logam tradisional, struktur serat karbon komposit memiliki anisotropi, dan kelemahannya membuatnya berbeda dengan bahan logam konvensional dalam terma deformasi di bawah beban, mekanisme kerusakan dan mode kegagalan. Sebuah seri masalah teknis, seperti analisis koneksi, stabilitas, toleransi kerusakan, kegagalan, pembukaan besar, perlindungan kilat, perlindungan api, anti-es, analisis antar lapisan, dll., perlu dihapus.
Teknologi udara penerbangan dan propulsi akan digunakan untuk mengurangi seretan aerodinamik dan menyimpan bahan bakar dalam keseluruhan optimisasi aerodinamik, struktur dan materi. Namun, ketika terbang dengan kecepatan suara supersonik dan ultra-tinggi, efek suhu tinggi struktur tubuh jelas, yang tidak hanya memerlukan desain struktur integrasi dari materi komposit maju seperti serat karbon, tetapi juga membuat mereka lebih ringan, lebih resisten terhadap kerusakan dan suhu tinggi.
Bukan hanya bagian tubuh, bagian dalam pesawat yang memerlukan bahan juga ketat. Plat bingkai kursi penerbangan serat karbon yang disediakan oleh wuxi zhicang teknologi bahan baru co., ltd. untuk tipe tertentu pesawat sipil, selain dengan mengurangi berat kursi, untuk mampu menahan tekanan frekuensi tinggi selama 6-8 tahun, tetapi juga untuk memiliki penembak api tertentu, yang semua meletakkan keperluan tinggi untuk aplikasi praktis bahan komposit serat karbon.
Serbuk karbon sangat digunakan dalam bidang barang olahraga dan memiliki banyak keuntungan
Serbuk karbon sangat digunakan dalam bidang barang olahraga dan memiliki banyak keuntungan. [UNK]
Ini beberapa aplikasi utama:
1. Sepeda:
- Pembuat bingkai: serat karbon adalah bahan ideal untuk memproduksi bingkai sepeda. Hal ini dapat menciptakan bingkai yang sangat ringan tetapi sangat kuat, dengan besar mengurangi berat umum sepeda, membuat lebih mudah bagi para pengendara untuk naik, terutama dalam memanjat dan mengendarai jarak jauh. Contohnya, beberapa sepeda balapan tinggi menggunakan bingkai serat karbon untuk mengejar kecepatan yang lebih tinggi dan prestasi pengendalian yang lebih baik.
- Bagian: Selain bingkai, bagian lain sepeda seperti handbar, tabung kursi, dan roda juga menggunakan serat karbon. Bar tangan serat karbon dapat menyediakan kemegahan dan pengendalian yang lebih baik, dan tabung kursi dapat disesuaikan menurut kebutuhan penunggang. Ini ringan dan tidak akan menambah beban terlalu banyak pada sepeda. Roda serat karbon memiliki kekuatan tinggi dan momen rendah inersi, yang dapat meningkatkan prestasi akselerasi dan kecepatan mengemudi sepeda.
2. Klub golf:
Klub golf dengan kabel karbon semakin populer. Dibandingkan dengan tongkat logam tradisional, tongkat serat karbon lebih ringan, yang dapat mengurangi beban swing pemain dan meningkatkan kecepatan swing, dengan demikian meningkatkan jarak dan akurasi tembakan. Selain itu, serat karbon memiliki karakteristik pemarah tinggi, yang dapat menyerap bagian dari getaran ketika memukul bola, membuat pemain merasa lebih nyaman.
- Kepala klub: serat karbon juga digunakan di kepala klub klub golf. Material serat karbon dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan dan stabilitas kepala klub, sehingga kepala klub dapat lebih baik menahan kekuatan impak ketika memukul bola, dan mengurangi kemungkinan deformasi dan kerusakan.
3. tongkat ikan:
- Struktur utama: tongkat memancing serat karbon memiliki karakteristik kekuatan tinggi, modulus tinggi dan berat ringan, dapat menahan tekanan besar dan bengkok stress, dan adalah ringan dalam berat badan, yang nyaman bagi anglers untuk memegang dan beroperasi untuk waktu yang lama. Apakah itu memancing laut atau memancing air manis, tongkat memancing serat karbon dapat memenuhi kebutuhan dari adegan memancing yang berbeda.
- Tip rod: ujung rod adalah bagian kunci dari rod memancing, dan memiliki keperluan tinggi untuk sensitivitas dan fleksibilitas. Aplikasi bahan serat karbon dapat membuat ujung tongkat lebih sensitif, akurat merasakan sinyal ikan menggigit hook, dan meningkatkan tingkat sukses memancing. Pada saat yang sama, fleksibilitas serat karbon juga dapat memastikan bahwa ujung tiang tidak mudah untuk patah ketika mengalami kekuatan luar.
4. Rackets:
- Tennis racket: tennis racket serat karbon memiliki kemegahan dan elastisitas yang baik, dan dapat menyediakan dukungan kuat dan prestasi kontrol bola yang baik ketika memukul bola. Material serat karbon dapat membuat distribusi berat dari raket tenis lebih tepat, meningkatkan stabilitas dan keseimbangan raket, dan membuat pemain lebih akurat dan kuat ketika memukul bola.
- Raket Badminton: untuk racket badminton, aplikasi serat karbon dapat mengurangi berat raket, meningkatkan kecepatan swing dan fleksibilitas. Pada saat yang sama, karakteristik kekuatan tinggi dari serat karbon dapat memastikan bahwa raket tidak mudah untuk disembelih dan kerusakan di bawah swings kecepatan tinggi dan memukul sering, memperpanjang hidup layanan raket.
- Pickleball racket: Carbon fiber pickleball racket adalah ringan dan elastis, menyediakan pemain dengan pengalaman memukul yang lebih baik, memungkinkan pemain untuk lebih berguna ketika memukul bola dan lebih baik menunjukkan tingkat teknis mereka.
5. Peralatan olahraga es dan salju:
- Ski: Langit serat karbon kuat dan ringan, yang dapat mengurangi berat umum sementara memastikan ketat langit, membuat skier lebih fleksibel dan bebas selama proses sliding, dan lebih mudah untuk mengendalikan kecepatan dan arah. Selain itu, serat karbon memiliki prestasi menyerap kejutan yang baik, yang dapat mengurangi getaran skier selama proses sliding dan meningkatkan kenyamanan.
- skates es: serat karbon dapat digunakan untuk meningkatkan kekuatan struktur dan stabilitas skates es es, sehingga skates es dapat mempertahankan prestasi yang baik selama sliding tinggi kecepatan dan putaran tajam, dan mengurangi deformasi dan kerusakan skates es es. Pada saat yang sama, karakteristik ringan dari serat karbon juga dapat mengurangi berat global skates es dan meningkatkan kecepatan sliding atlet.
6. Barang olahraga lainnya:
- Sepatu olahraga: beberapa sepatu olahraga tinggi menggunakan bahan serat karbon di lantai, atas dan bagian lain. Dalam tangga, serat karbon dapat memberikan dukungan dan stabilitas yang baik, mengurangi kelelahan kaki; di atas, serat karbon dapat meningkatkan kekuatan dan kemampuan bernapas di atas, dan meningkatkan kenyamanan dan kemampuan sepatu olahraga.
- Helmet: helm serat karbon ringan dan kuat, yang dapat melindungi kepala atlit sementara mengurangi beban pada kepala mereka, meningkatkan kenyamanan dan prestasi mereka. Contohnya, helm serat karbon sering digunakan dalam olahraga seperti sepeda, sepeda motor, dan skating roller.
- Peralatan pemanah: serat karbon dapat digunakan untuk membuat peralatan pemanah seperti busur dan busur panah. Lengkung serat karbon memiliki kekuatan dan elastisitas yang tinggi, dan dapat menyediakan prestasi pemanah yang stabil; Angkat panah serat karbon adalah ringan dan lurus, yang dapat meningkatkan kecepatan penerbangan dan akurasi panah.
Fiber aramid digunakan dalam pakaian pertarungan api
Sebagai komponen dasar dari pakaian perlindungan para pemadam kebakaran, keperluan untuk pertunjukan pemadam api sangat penting. Kemunculan serat meta-aramid telah memungkinkan penataran pakaian untuk melawan api. Membolehkan para pemadam kebakaran untuk menyelesaikan pakaian pemadam kebakaran yang rumit yang hanya memiliki kulit, bulu berat dan canvas, dan mencapai penambahan prestasi dari kain dan garis.
Saat ini, petugas kebakaran, pakaian kebakaran, pakaian kebakaran yang terbuat dari serat warna meta-aramid telah digunakan dalam berbagai sistem kebakaran. Fiber berwarna meta-aramid juga dipersediakan dengan seragam petugas kebakaran hutan polisi bersenjata.
Karena prestasinya yang hebat, meta-aramid sangat digunakan dalam metalurgi, konstruksi, pembinaan kapal, minyak, kimia, hutan, perlindungan api, militer dan bidang lain, dan telah menjadi pilihan terbaik untuk memproses semua jenis pakaian pelindung khusus.
Firefighters have a heavy load to bear — their turnout gear shouldn’t
add to it. So Aramid fibers help manufacturers create fire resistant
liners, outer shells, and accessories that not only stand up to the
thermal hazards they may face, but also help them get the job done
without getting in the way of mobility.
Unlike other materials and fibers available, gear and
accessories made with meta aramid fiber are inherently flame-resistant and
won’t melt, drip, or support combustion in the air. And the thermal
protection off is permanent — its superior flame
resistance cannot be washed out or worn away. Para aramid helps
manufacturers enhance the overall durability and strength of lightweight
turnout gear outer-shell-and-thermal-liner systems. It is five times
stronger than steel on an equal weight basis, yet is lightweight,
comfortable, and thermally protective.
Kedua serat inovatif ini ditemukan di setiap lapisan perlengkapan paling bergabung untuk perlindungan terbaik:
●Shell Luar
Meta aramid and Para aramid fibers are engineered together and sometimes
with other high-temperature fibers to form materials that help stand
up to heat, stay strong, and protect the inner components. Para aramid
filament is engineered into premium fabrics to help reduce fabric
profile while strengthening fabrics to new levels of performance.
●The Moisture Barrier
Fabrics made of meta aramid fiber and non-wovens help
the most trusted and reliable moisture barrier manufacturers provide
strong flame-resistant substrates for their liquid-impermeable films.
The moisture barrier helps protect against the intrusion of water,
chemicals, and viral agents. These barriers are also breathable, which
allows metabolic heat to escape and helps reduce the overall heat stress
during strenuous activities.
●The Thermal Liners
Meta aramid and Para aramid fiber batts and the meta aramid non-wovens are combined
with face cloths made with meta aramid and para aramid fiber to help provide
durable, flexible, heat-insulating components. Thermal liners made with
multi-layer meta aramid non-wovens are among the thinnest, most
flexible, most breathable components on the market. Face cloths using para aramid filament yarns help reduce surface friction, improving overall
garment mobility. Water-wicking or -repellent finishes on individual
layers improve moisture management and reduce garment-drying time.
Aerogel: Material manajemen panas yang hebat, tidak perlu lagi khawatir tentang pembakaran spontan dari kendaraan energi baru!
Dengan tiba musim panas, kendaraan energi baru menghadapi risiko yang lebih besar. Di bawah suhu tinggi, ada beberapa berita tentang pembakaran spontan.
Meskipun pembakaran spontan dari kendaraan energi baru seperti kucing Schrödinger, itu mungkin tidak terjadi, tapi kemungkinan bahaya masih membuat orang tetap dalam ketakutan.
Mengapa kendaraan energi baru secara spontan menyalakan? Apa ada solusi?
Pembakaran spontan tidak terlihat, pemanasan baterai adalah pelakunya
Banyak orang akan menganggap bahwa pembakaran spontan dari kendaraan energi baru disebabkan oleh suhu mesin terlalu tinggi, atau karung luar panas, tetapi pada kenyataannya, kebanyakan pembakaran spontan dari kendaraan listrik murni disebabkan oleh paket baterai.
Ada banyak jenis baterai penyimpanan energi untuk energi baru
Seperti baterai hidrid logam nikel, baterai sulfur sodium, dll., tapi yang paling dikenal adalah baterai litium.
Dalam proses pencarian dan pembuangan, dengan meningkat ketepatan energi, risiko kabur panas juga meningkat. Jika sebuah kecelakaan mobil terjadi saat ini, baterai mengacau, air mata diafragma, dan elektrolit terbakar bocor, yang dapat menyebabkan sirkuit pendek peralatan listrik. pembakaran spontan terjadi.
Selain kerusakan dan membakar baterai disebabkan oleh kolasi luar, baterai lithium juga akan membentuk blokasi di dalam setelah ulang muatan. Ketika arus melewati, sirkuit pendek akan terjadi, menyebabkan api.
Since the battery structure of most new energy vehicles is a battery pack composed of small batteries, if the short-circuit battery does not have any protective measures, it will quickly spread to the whole battery pack, and even cause an explosion.
Sebuah bagian kecil juga digunakan untuk tujuan besar, dan aerogel telah menjadi teknologi kunci untuk memecahkan masalah
Reaksi rantai pembakaran spontan dari paket baterai yang disebabkan oleh baterai kecil dapat meningkatkan keselamatan kendaraan energi baru jika itu dibela dan dilindungi dari sumber.
Jika kita membungkus baterai dengan bahan insulasi panas, bahkan jika sirkuit pendek terjadi, itu tidak akan mempengaruhi paket baterai lain, dan tidak akan menyebar ke seluruh kendaraan.
Material manajemen termal terbaik untuk membungkus baterai saat ini dikenal internasional sebagai aerogel.
Aerogel adalah kuat paling ringan di dunia, tapi memiliki properti isolasi super panas. [UNK]
Ini terlihat seperti lapisan tipis dari "angin lemah", tapi langsung dapat menahan kebakaran langsung api suhu tinggi selama 60 menit.
Ini mungkin bahwa jika setiap baterai kendaraan energi baru dibungkus dengan lapisan aerogel, bahkan jika satu baterai telah mencapai suhu yang sangat tinggi, ia tidak akan memindahkan panas ke baterai dan komponen lain, sehingga membuat energi baru Kemungkinan pembakaran spontan mobil adalah jauh mengurangi.
Pada saat yang sama, karena aerogel sangat ringan dan tipis, hanya setengah tebal komponen tradisional dapat mencapai efek yang sama melindungi baterai, yang tidak hanya dapat menyadari berat ringan mobil, tetapi juga sangat memperpanjang hidup layanan baterai, yang dapat dikatakan untuk memecahkan masalah baterai kendaraan energi baru teknologi terbaik
Material Baru Potensial Dalam Masa depan
Industri materi adalah industri dasar ekonomi nasional, dan materi baru adalah pemimpin pengembangan industri materi. Grafen, nanotub karbon, liga amorf, bulu logam, cairan ionik... 20 bahan baru membawa kesempatan tak terbatas untuk pengembangan industri bahan.
Hari ini, revolusi ilmiah dan teknologi sedang berkembang dengan cepat, bahan baru dan produk berubah dengan setiap hari lewat, dan kecepatan peningkatan industri dan penggantian materi mempercepat. Integrasi teknologi bahan baru dengan nanoteknologi, bioteknologi dan teknologi informasi, integrasi struktur dan fungsi, dan trend intelijen bahan fungsional adalah jelas.
Dalam kertas ini, 20 bahan baru dipilih berdasarkan perkembangan penelitian institusi penelitian dan perusahaan terkenal di rumah dan di luar negeri, penelitian media ilmiah dan teknologi, dan penelitian panas industri. Berikut adalah informasi rincian dari bahan-bahan relevanti (tidak tertib tertentu). [UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK][UNK]
1.Graphene
Penjelasan: konduktivitas listrik luar biasa, resistivitas sangat rendah dan migrasi elektron sangat cepat, puluhan kali lebih kuat dari baja dan transminsi cahaya yang luar biasa.
Trend perkembangan: Hadiah Nobel Physics 2010 telah membuat graphene sangat populer dalam teknologi dan pasar modal tahun-tahun terakhir. Dalam lima tahun berikutnya, graphene akan digunakan dalam paparan optoelektronik, semikonduktor, layar sentuhan, perangkat elektronik, bateri penyimpanan energi, paparan, sensor, semikonduktor, aerospace, militer, materi komposit, biomedisin dan bidang lain akan mengalami pertumbuhan ledakan.
Institusi penelitian utama(perusahaan): Teknologi Graphene, Material Angstron, Graphene Square, Forsman Technology, dll.
2. Aerogel
Penjelasan: porositas tinggi, densitas rendah dan berat ringan, konduktivitas panas rendah, sifat insulasi panas yang luar biasa. Trend pengembangan: Material baru dengan potensi besar memiliki potensi besar dalam bidang konservasi energi dan perlindungan lingkungan, insulasi panas, peralatan elektronik, dan konstruksi.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Forsman Technology, W.R. Grace, Japan Fuji-Silysia Company, dll.
[UNK]3. Nanotuba karbon
Pemlompatan:konduktivitas listrik tinggi, konduktivitas termal tinggi, modulus elastik tinggi, kekuatan tensil tinggi, dll.
Trend perkembangan:elektroda untuk perangkat fungsional, pembawa katalis, sensor, dll.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Unidym, Inc., Toray Industries, Inc., Bayer Materials Science AG, Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Forsman Technology, Suzhou First Element, dll.
4. Fullerenes
Penjelasan: dengan properti optik linear dan nonlinear, superkonduktivitas logam alkali penuh, dll.
Trend perkembangan:Dalam masa depan, itu akan memiliki prospek penting dalam bidang ilmu kehidupan, obat, astrofisika, dll. Diduga untuk digunakan dalam perangkat optoelektronik seperti konverter optik, konversi sinyal dan penyimpanan data.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Universitas Negara Michigan, Xiamen Funa Material Baru, dll.
5. Amorphous Alloys
Penjelasan: kekuatan tinggi dan keras kepala, kemampuan magnetik yang luar biasa dan kehilangan magnetik yang rendah, cairan cair yang luar biasa.
Trend perkembangan: dalam transformer frekuensi tinggi yang kehilangan rendah, bagian struktur peralatan terminal bergerak, dll.
Institusi penelitian utama(perusahaan): Liquidmetal Technologies, Inc., Institute of Metals, Chinese Academy of Sciences, BYD Co., Ltd., dll.
6. Foam Metal
Penjelasan: Berat ringan, padat rendah, porositas tinggi, dan area permukaan besar.
Trend perkembangan: Ini memiliki konduktivitas listrik dan dapat menggantikan lapangan aplikasi di mana bahan-bahan non-metalik inorganis tidak dapat mengelola listrik; memiliki potensi besar dalam bidang isolasi suara dan pengurangan suara.
Institut penelitian utama (perusahaan): Alcan (Alcoa), Rio Tinto, Symat, Norsk Hydro, dll.
7. Liquid Ionic
Pemlompatan:Ini memiliki stabilitas panas tinggi, jangkauan suhu cair lebar, asam yang dapat disesuaikan dan alkalinitas, polaritas, kemampuan koordinasi, dll.
Trend perkembangan: Ini memiliki prospek aplikasi luas dalam bidang industri kimia hijau, serta dalam bidang biologi dan katalisis.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Solvent Innovation, BASF, Lanzhou Institute of Physics, Chinese Academy of Sciences, Tongji University, dll.
8. Nanocellulose
Penjelasan: biokompatibilitas yang baik, kapasitas memegang air, jangkauan lebar stabilitas pH; struktur nano-jaringan, dan properti mekanik tinggi, dll.
Trend perkembangan: Ini memiliki prospek besar dalam biomedisin, peningkatan, industri kertas, pembersihan, konduktif dan anorganik kombinasi makanan, dan kombinasi magnetik industri.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Cellu Force (Kanada), US Forest Service (US Forest Service), Innventia (Swedia), dll.
9. Nanodot perovskites
Penjelasan: Nanodot perovskit memiliki magnetoresistensi raksasa, konduktivitas ionik tinggi, katalisi untuk evolusi oksigen dan reduksi, dll.
Trend perkembangan:Dalam masa depan, itu memiliki potensi besar dalam bidang katalisasi, penyimpanan, sensor, dan penyorban cahaya.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Apry, AlfaAesar, dll.
10. Material Cetakan 3D
Penjelasan: Ubah metode proses industri tradisional, dan dapat cepat menyadari bentuk struktur kompleks, dll.
Trend perkembangan:Metode pembentukan revolusi memiliki prospek besar dalam bidang pembentukan struktur kompleks dan pembentukan proses cepat.
Institusi penelitian utama(perusahaan): Objek, sistem 3DS, Stratasys, Farsoon, dll.
11. Kaca Fleksibel
Pemlompatan:Ubah karakteristik kaca tradisional yang kasar dan rapuh, dan menyadari inovasi revolusi fleksibilitas kaca.
Trend perkembangan: Dalam masa depan, bidang tampilan fleksibel dan perangkat yang dapat dilipat memiliki prospek besar.
Institusi penelitian utamaCorning Corporation, Schott Group, dll.
12. Material pemasangan diri (penyembuhan diri)
Penjelasan: self-assembly of material molecules, realizing the "intelligence" of the material itself, changing the previous material preparation method, and realizing the spontaneous formation of a certain shape and structure of the material itself.
Trend perkembangan: Ubah metode penyediaan materi tradisional dan perbaikan materi, dan memiliki prospek besar dalam bidang perangkat molekuler, insinyur permukaan, dan nanoteknologi di masa depan.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Universitas Harvard, dll.
13. Bioplastik Degradable
Penjelasan: Hal ini dapat dihancurkan secara alami, dan bahan-bahan mentah berasal dari sumber-sumber pembaruh, mengubah ketergantuan plastik tradisional pada sumber-sumber fosil seperti minyak, gas alami, dan batu-batu, dan mengurangi polusi lingkungan.
Trend perkembangan:penggantian plastik tradisional di masa depan memiliki prospek besar.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Nature works, Basf, Kaneka, dll.
14. Titanium Carbon Composites
Penjelasan: Dengan kekuatan tinggi, ketepatan rendah, dan perlawanan korosi yang hebat, itu memiliki prospek tak terbatas di bidang penerbangan dan sipil.
Trend perkembangan: Dalam masa depan, ia memiliki jangkauan yang luas dari aplikasi potensial dalam lingkungan ringan, kuat tinggi, melawan korosi dan lingkungan lain.
Institusi penelitian utama Harbin Institute of Technology, dll.
15. Material Metal
Penjelasan: Ini memiliki properti fisik bahwa bahan konvensional tidak memiliki, seperti permeabilitas negatif, permeabilitas negatif, dll.
Trend perkembangan: mengubah konsep tradisional proses menurut properti bahan-bahan, dan merancang karakteristik bahan-bahan menurut kebutuhan di masa depan, dengan potensi tak terbatas dan revolusi.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Boeing, Kymeta, Shenzhen Guangqi Research Institute, dll.
16. Material Superkonduktor
Penjelasan: Dalam keadaan superkonduktor, bahan ini tidak memiliki resistensi nol, tidak ada kehilangan saat ini, dan bahan ini menunjukkan diamagnetisme di medan magnet.
Trend perkembangan: Dalam masa depan, jika penemuan dalam teknologi superkonduktor suhu tinggi diharapkan, itu diharapkan untuk memecahkan masalah seperti kehilangan transmisi listrik, pemanasan perangkat elektronik, dan teknologi suspensi magnetik transmisi hijau baru.
Institusi penelitian utama(perusahaan): Sumitomo Jepang, Bruker Jerman, Akademi Sains Cina, dll.
17. Ligasi Memori Bentuk
Penjelasan: Setelah pra-bentuk, setelah dipaksa untuk deformasi oleh kondisi luar, dapat dikembalikan ke bentuk aslinya setelah kondisi tertentu, sehingga menyadari desain dan aplikasi reversibilitas deformasi bahan.
Trend perkembangan: potensi besar dalam teknologi ruang angkasa, peralatan medis, peralatan mekanik dan elektronik dan bidang lain.
Institusi penelitian utama (perusahaan): Ada bahan baru dan sebagainya.
18. Material Magnetostriktif
Penjelasan: Di bawah tindakan medan magnetik, ia dapat menghasilkan properti panjang atau kompresi, dan menyadari interaksi dari deformasi materi dan medan magnetik.
Trend perkembangan: Ini digunakan secara luas di bidang perangkat struktur intelijen, perangkat absorpsi kejutan, struktur transducer, motor presisi tinggi, dll., dan prestasinya lebih baik dari keramik piezoelektrik dalam beberapa kondisi.
Institusi penelitian utama (perusahaan): American ETREMA Company, British Rare Earth Products Company, Japan Sumitomo Light Metal Company, dll.
19. Material cair magnetik (Elektro)
Pemlompatan:Dalam keadaan cair, ia memiliki properti magnetik dari materi magnetik solid dan cairan cair, dan memiliki karakteristik dan aplikasi yang bahan besar magnetik tradisional tidak memiliki.
Trend perkembangan: digunakan dalam penyegelan magnetik, pendinginan magnetik, pompa panas magnetik dan medan lain, mengubah pendinginan penyegelan tradisional dan metode lain.
Institusi penelitian utama (perusahaan): ATA Applied Technology Corporation dari Amerika Serikat, Panasonic Jepang, dll.
20. Gel Polimer Pintar
Penjelasan: Hal ini dapat menyadari perubahan di lingkungan sekitar dan merespon, dengan karakteristik respon biologis seperti.
Trend perkembangan:Siklus ekspansi-kontraksi dari gel polimer cerdas dapat digunakan untuk ventil kimia, pemisahan adsorpsi, sensor dan bahan ingatan; tenaga yang diberikan oleh siklus digunakan untuk merancang "mesin kimia"; pengendalian jaringan sesuai untuk sistem pembebasan obat pintar Tunggu.
Institusi penelitian utama Universitas Amerika dan Jepang.
Aplikasi Material Aerogel di Bangunan Modular
Bangunan modular dianggap sebagai teknologi pemasangan di bidang konstruksi. Pembangunan rumah terutama menggunakan komponen modular prefabrikasi untuk mengumpulkan, yang memiliki keuntungan dari pemasangan cerdas, penyimpanan energi, perlindungan lingkungan dan konstruksi sederhana.
Di seluruh industri gedung modular, keuntungan gedung modular adalah kecepatan konstruksi cepat, kurang terbatas oleh kondisi iklim, penyimpanan pekerjaan, dan dapat meningkatkan kualitas konstruksi secara efektif.
[UNK]Aerogels
SiO2 aerogel adalah bahan nanoporus solid yang komponen utama adalah partikel ultrafin. Material memiliki karakteristik konduktivitas termal rendah, densitas rendah, area permukaan spesifik besar, porositas tinggi, dan ukuran partikel kecil, dan saat ini dianggap sebagai bahan solid paling ringan. Karena struktur fisik khusus aerogel, itu memiliki perlawanan api yang kuat, insulasi panas dan properti lain. Dengan mendalam penelitian aplikasi aerogel dalam bidang konstruksi, bahan-bahan baru aerogel secara perlahan-lahan menjadi bahan-bahan yang "paling berjanji" prestasi tinggi dalam bidang konstruksi.
Aplikasi Pembangunan Modular Aerogel
Aerogel pemotongan asam nukleik karbon rendah produk seri kabin, melalui prestasi insulasi termal terbaik dari bahan aerogel, dapat mencapai efisiensi tinggi dan menghemat energi dan 60% reduksi karbon, dan pada saat yang sama memenuhi perlindungan api tingkat A, membuat pemotongan asam nukleik bekerja lebih aman dan lebih efisien.
Diagram proses produksi
Menggunakan papan insulasi komposit aerogel yang tidak terbakar di dalam ruang sampel
Mengambil sampel langit kabin menggunakan penyamaran media insulasi aerogel
Langit kabin pemilihan sampel menggunakan penyamaran media insulasi aerogel + papan insulasi komposit aerogel yang tidak terbakar
Panel sandwich kabin sampel menggunakan papan insulasi komposit aerogel yang tidak terbakar
Aplikasi Pembangunan Modular Aerogel
Material Bangunan Baru Aerogel
NO1. papan insulasi komposit pesawat yang tidak terbakar
Isolasi dinding luar - (panas di musim panas dan dingin di musim dingin dan daerah lain)
Papan insulasi termal komposit aerogel yang tidak terbakar adalah papan insulasi termal yang tidak terbakar yang terbentuk dengan menambah penambah seperti serbuk aerogel silica, menyatukan jumlah kecil partikel polistiren, dan membentuk dengan bahan anorganik. Ini digunakan untuk membangun insulasi dinding, insulasi dinding luar, insulasi atap bangunan, baja warna dan panel sandwich atap, dll.
Bahan insulasi termal organik tradisional (seperti papan EPS, papan XPS dan papan polistiren, dll.), nilai kebakaran tertinggi hanya dapat mencapai tahap B1, aplikasi dalam konstruksi terbatas, dan bahan mudah untuk tua dalam kondisi alam, sementara komposit aerogel tidak dapat digunakan Nilai kebakaran papan insulasi termal dapat mencapai kelas A, dan efek retardant api adalah baik.
Material insulasi termal anorganik tradisional (seperti bulu kaca, papan bulu batu, dll.) mengandung serat, yang tidak ramah untuk pekerja selama konstruksi, dan produk memiliki ketepatan yang buruk, yang mudah untuk menyerap air dan menyebabkan masalah seperti gelembung dan jatuh, sementara papan insulasi termal aerogel komposit tidak terbakar milik produk perlindungan lingkungan karbon rendah, emisi karbon hanya 60% dari bulu batu, dan produk memiliki ketepatan tertentu, dan bahan dasar tidak mengandung serat, yang tidak berbahaya bagi tubuh manusia.
Keuntungan spesifik adalah:
(1) konduktivitas panas rendah 0,043W/(m*K);
(2) perlindungan api kelas A nyata;
(3) Produk memiliki struktur sel tertutup dengan absorpsi air volum rendah;
(4) Hidup layanan panjang dan perlawanan tua;
(5) Properti mekanik yang baik.
NO2. Sistem Penutup Insulasi Termal Aerogel
Isolasi dinding luar - (musim panas dan musim dingin hangat dan musim panas panas dan daerah musim dingin dingin)
Ini adalah sistem penyamaran insulasi panas aerogel yang terdiri dari penyamaran panas aerogel tengah, primer dan topcoat. Ini memiliki keuntungan dari insulasi panas, berat ringan, keselamatan dan perlindungan api, perlindungan lingkungan dan kehidupan layanan panjang.
Hal ini dapat diterapkan untuk penyimpanan energi renovasi fasade bangunan dan atap. Produk memiliki keuntungan dari tebal tipis, efek insulasi panas yang baik, berat ringan, keselamatan dan perlindungan lingkungan, dan dapat mengurangi konsumsi energi bangunan. Terutama dibandingkan dengan bahan insulasi termal tradisional, itu memiliki keuntungan jelas dalam tebal, kenyamanan konstruksi dan keselamatan.
(1) Saat ini, keperluan untuk membangun konservasi energi semakin ketat. Mengambil keperluan dari GBT50378-2019 "Standard Evaluasi Bangunan Hijau" sebagai contoh, bangunan dua bintang dan tiga bintang memerlukan prestasi panas struktur amplop meningkat dengan 10% dan 20% respectively. Kegagalan memenuhi keperluan penyimpanan energi dengan mempertebal insulasi termal luar dinding luar telah secara perlahan-lahan muncul, seperti retak dan jatuh dari lapisan insulasi termal dinding luar, bocor insulasi termal luar, dan sering terjadi api di lokasi konstruksi insulasi termal luar.
(2) Menurut kebutuhan panas di zona iklim yang berbeda, memilih bahan insulasi panas yang sesuai tidak hanya dapat mencapai tujuan penyimpanan energi dan insulasi panas, tetapi juga memperpanjang kehidupan bangunan. Di daerah dengan musim panas dan musim dingin hangat, untuk memenuhi keperluan penyimpanan energi, institut desain biasanya merancang dan menggunakan mortar isolasi termal microbead kaca 30mm~40mm di dinding luar untuk memenuhi keperluan desain penyimpanan energi.
(3) Dengan perbandingan, resistensi panas dari sistem penyamaran insulasi panas aerogel 2 mm bisa benar-benar menggantikan mortar insulasi panas microbead vitrified 40mm untuk desain penyimpanan energi. Pada saat yang sama, dibandingkan dengan sistem plaster tipis tradisional untuk insulasi termal luar dari dinding luar papan polistiren, sistem penyamaran termal aerogel memiliki keuntungan dari integrasi insulasi termal dan dekorasi, dan konstruksi sederhana, yang dapat memecahkan masalah bahwa papan insulasi termal tradisional mudah untuk menyerap air dan gagal, dan lapisan insulasi termal jatuh.
NO.3 Aerogel waterproof and thermal insulation membrane
Airrogel waterproof dan membran insulasi panas adalah material terintegrasi waterproof dan insulation panas. Ini terdiri dari film aluminium reflektif + lapisan isolasi aerogel + substrat anti air yang melekat diri + material film lepas. Produk ini memiliki keuntungan dari perlindungan air, perlindungan matahari, insulasi panas dan pendinginan, konstruksi yang nyaman, kehidupan layanan panjang, prestasi terbakar yang baik, perlindungan panas yang baik, kekuatan ikatan tinggi, dan perlindungan lingkungan hijau.
Satu konstruksi untuk memecahkan dua masalah utama dari pencegahan air dan insulasi panas seperti atap logam dan pembangunan bocor atap.
Keuntungan aplikasi:
Anti-ultraviolet, mengisolasi radiasi termal surya
Foil aluminium di lapisan permukaan menyediakan anti ultraviolet tua dan insulasi dari radiasi panas matahari.
[UNK] Konstruksi sederhana
Ini mudah digunakan dan dapat dihubungkan secara langsung setelah membersihkan permukaan atap bangunan; konstruksi sederhana, operasi aman, periode konstruksi pendek, efisiensi tinggi, dan tidak diperlukan pemeliharaan setelah membentuk.
Kekuatan ikatan tinggi
Dibandingkan dengan kotak biasa yang melekat diri, kekuatan ikatan meningkat dengan 80%. Semakin lama waktu ikatan, semakin baik efek ikatan.
Lapisan tahan air fleksibel dapat beradaptasi dengan ekspansi panas dan deformasi kontraksi atap dan deformasi beban angin.
Hal ini memiliki jangkauan luas penggunaan dan dapat terikat dengan kuat dengan permukaan dasar simen dan berbagai permukaan logam.
Kekuatan tegangan tinggi, panjang besar, dan kemampuan yang kuat untuk pengurangan, deformasi dan retakan lapisan dasar.
Serat karbon dalam konstruksi modular dan prefabrikasi
Serat Karbon dalam Konstruksi Modular dan Prefabrik: Aplikasi dan Manfaat Teknik
Serat karbon telah pindah dari hangar aerospace ke lantai pabrik industri bangunan. Seiring pertumbuhan konstruksi modular dan prefabrikasi, tim proyek membutuhkan bahan struktural yang cukup ringan untuk mengangkat dan mengangkut, cukup kaku untuk membentang, dan cukup stabil untuk menjaga toleransi pabrik sepanjang jalan ke lokasi. Serat karbon diperkuat polimer (CFRP) menjawab ketiga persyaratan sekaligus, itulah sebabnya mengapa sekarang muncul dalam panel bantalan beban, bingkai penghubung, elemen fasad dan sistem penguatan di proyek bangunan prefabrikasi. Artikel ini meninjau aplikasi nyata serat karbon dalam konstruksi modular dan prefabrikasi dan masalah rekayasa yang dipecahkan.
1. Mengapa Prefabrikasi Mengubah Persyaratan Bahan
Konstruksi tradisional yang dibangun di lokasi mentolerir bahan berat karena struktur dirakit di tempat, satu potongan pada satu waktu. Konstruksi modular bekerja secara berbeda: setiap modul dibangun di pabrik yang dikendalikan, kemudian diangkat, ditumpuk, diangkut dan bergabung di lokasi. Urutan itu menghukum berat badan dan menghargai presisi dimensi.
Modul yang lebih ringan 20 persen membutuhkan derek yang lebih kecil, biaya transportasi yang lebih rendah dan bingkai angkat yang lebih sederhana. Modul yang strukturnya tidak memperluas atau melengkung antara pabrik dan situs menjaga sendi fasadnya, bingkai jendela dan penyelarasan layanan utuh. Ini bukan keuntungan kecil; Mereka memutuskan apakah proyek prefabrikasi tetap dalam anggaran.
2. Aplikasi Inti Serat Karbon dalam Konstruksi Modular
CFRP bukanlah produk tunggal tetapi keluarga bentuk. Setiap bentuk memeta secara alami ke bagian yang berbeda dari sistem bangunan prefabrikasi.
2.1 Panel Bantalan Beban dan Kaset Lantai
Pelat serat karbon dan panel sandwich membentuk kaset lantai dan dinding tipis dan kaku tinggi. Panel sandwich yang menghadapi CFRP dapat menggantikan elemen baja atau beton yang jauh lebih tebal sambil membawa beban lentur yang sebanding, membebaskan area lantai yang dapat digunakan dan mengurangi beban mati yang harus didukung yayasan. Untuk unit modular volumetrik, ini berarti lebih banyak unit per beban transportasi dan kurang cranage di lokasi.
2.2 Kerangka Struktural dan Node Hubungan
Hubungan antara modul adalah bagian yang paling stres dan paling sensitif toleransi dari struktur prefabrikasi. Profil serat karbon, bagian pultruded dan pelat mesin menghasilkan kurung koneksi kaku dan bebas korosi dan bingkai momen yang baut bersama berulang kali. Karena mesin CFRP bersih, geometri simpul yang kompleks dapat diproduksi untuk menggambar tanpa distorsi las - masalah kualitas yang persisten dalam bingkai modular baja.
2.3 Facade Cladding dan Profil Arsitektur
Panel fasad dan bingkai jendela yang dibuat dengan prepreg serat karbon menggabungkan bagian tipis dan elegan dengan kekakuan tinggi, memungkinkan bukaan kaca besar tanpa mullions yang besar. Bahan ini juga menahan siklus termal yang menyebabkan bingkai logam memperluas dan sendi sealant gagal, menjaga ketat cuaca selama umur amplop bangunan.
2.4 Penguatan dan Retrofit Struktur yang Ada
Ketika sebuah bangunan diperpanjang, dikonversi atau dimuat melampaui desain aslinya, kain serat karbon dan strip laminat yang terikat dengan beton atau batu batu menambahkan kapasitas fleksibel dan geser dengan sebagian kecil dari berat tambahan ikatan pelat baja. Ini adalah pelengkap umum untuk proyek modular di mana unit baru harus mengikat ke dalam bingkai yang ada.
3. Kasus Teknik untuk Serat Karbon
Manfaat dari CFRP dalam konstruksi mengikuti langsung dari sifat material yang diukur daripada bahasa pemasaran.
3.1 Kekuatan dan Kaku Spesifik Tinggi
Komposit serat karbon memiliki kepadatan sekitar 1,6 g / cm³, melawan sekitar 7,8 g / cm³ untuk baja. Dengan modulus tarik jauh di atas baja berdasarkan berat-untuk-berat, anggota CFRP dapat mencocokkan kekakuan setara baja pada sebagian kecil massa. Dalam pekerjaan modular yang didominasi angkat, pengurangan itu mengalir langsung ke kapasitas derek dan ekonomi transportasi.
3.2 Tahan Korosi
Tidak seperti baja, matriks polimer tidak karat. Dalam perkembangan pesisir, parkir mobil, fasilitas pengolahan air dan lingkungan lembab, penguatan serat karbon menghindari pemeliharaan lapisan pelindung yang diminta baja, menurunkan biaya seumur hidup.
3.3 Ekspansi Termal Rendah
CFRP menunjukkan koefisien ekspansi termal yang rendah, terutama sepanjang arah serat. Oleh karena itu, fasad dan elemen struktural bergerak sangat sedikit antara musim dingin dan musim panas, yang melindungi segel, kaca dan sendi presisi dalam amplop prefabrikasi.
3.4 Kelelahan dan Ketahanan
Struktur komposit mentolerir beban siklus berulang dengan baik, keuntungan untuk kaset lantai, dek jembatan dan elemen apa pun yang terkena lalu lintas atau getaran. Kelelahan adalah mode kegagalan yang sering terjadi pada struktur logam dan titik lemah yang sebagian besar dihindari CFRP.
4. Catatan Implementasi Praktis
Serat karbon memberikan janjinya hanya ketika ditentukan dengan benar. Ini adalah poin yang kami angkat dengan klien konstruksi selama pemilihan bahan.
4.1 Alamat Kinerja Kebakaran Awal
Matriks polimer organik membutuhkan langkah-langkah pelindung untuk memenuhi kode kebakaran bangunan. Lapisan intumesen, sistem resin yang diisi mineral dan lapisan menghadap yang tidak terbakar digunakan untuk mencapai peringkat api yang diperlukan, dan serat pra-oksidasi dan aramida merasa adalah bahan penghalang yang tidak terbakar yang efektif dalam perakitan yang dinilai api. Strategi kebakaran harus diperbaiki sebelum bagian struktural diselesaikan, bukan setelah.
4.2 Mencegah Korosi Galvanik di Antarmuka Logam
Di mana serat karbon kontak aluminium atau baja, mengisolasi mesin cuci, bushing atau lapisan isolasi tipis mencegah korosi galvanik dalam kondisi lembab. Detail kecil ini memiliki efek besar pada daya tahan.
4.3 Pertimbangkan Kaku, Bukan Hanya Kekuatan
Dalam elemen bangunan, defleksi biasanya mengatur desain daripada kekuatan utama. Karena kekakuan CFRP adalah arah, lay-up harus berorientasi pada jalur beban aktual; Bagian dengan orientasi serat yang salah dapat lebih berat dan lebih fleksibel dari yang diperlukan.
4.4 Desain Ductilitas ke Koneksi
CFRP kuat dan kaku tetapi rapuh dibandingkan dengan baja. Detail koneksi yang mendistribusikan beban melalui lengan ikatan, sisipan atau sendi baja-komposit hibrida mencegah muatan titik yang dapat menyebabkan kegagalan tiba-tiba.
5. Di mana Serat Karbon Cocok dalam Rentang Produk
Tabel berikut memetakan elemen konstruksi prefabrikasi umum ke bentuk produk serat karbon yang biasanya digunakan.
Unsur Bangunan
Produk yang direkomendasikan
Prioritas Pemilihan Utama
Kaset lantai dan panel dinding
Pelat serat karbon, panel sandwich
Ketakuan lenturan untuk berat badan
Node koneksi modul
Profil Pultruded, pelat mesin
Pengulangan; kekakuan sendi
Mulions dan bingkai fasad
Prepreg serat karbon
Permukaan selesai; stabilitas termal
Penguatan struktural
Kain serat karbon dan strip laminat
Kapasitas geser terikat
Partisi yang dinilai api
Serat pra-oksidasi dirasakan dan kain aramid
Kinerja penghalang yang tidak terbakar
6. Contoh Aplikasi Singkat
Seorang pengembang membangun modul volumetrik yang ditumpuk untuk proyek perumahan tingkat rendah menggantikan kaset lantai baja setiap unit dengan panel sandwich CFRP-menghadapi kekakuan setara. Kurangnya berat diri menurunkan kelas derek yang diperlukan untuk instalasi dan memungkinkan dua modul tambahan per pengiriman truk. Karena panel-panel dipotong pabrik untuk menggambar, sendi fasad antara unit yang ditumpuk sejajar tanpa penyesuaian di lokasi, memperpendek periode kering dan mengurangi pengerjaan ulang sealant.
7. Bahan Komplementer Dari Sumber yang Sama
Proyek bangunan prefabrikasi jarang menggunakan serat karbon saja, dan sumber paket tekstil lengkap dari satu pemasok menyederhanakan pengadaan.
Kain dan benang aramida untuk lapisan fasad tahan dampak dan lapisan pelindung di daerah lalu lintas tinggi.
Serat pra-oksidasi dirasakan dan kain untuk penghalang kebakaran dan isolasi suhu tinggi dalam inti layanan.
Kain serat karbon untuk perbaikan lay-up basah, penguatan lokal dan produksi panel prototipe.
8. Mengapa Bekerja Dengan Tanchain
Shanghai Tanchain New Material Technology memasok kain serat karbon, prepreg, pelat, tabung dan produk jadi bersama dengan bahan serat aramid dan pra-oksidasi, memberikan klien konstruksi modular dan prefabrikasi satu sumber untuk konten tekstil struktural dan pelindung kebakaran. Produk diproduksi di bawah sistem manajemen kualitas yang dikendalikan, dan dimensi disepakati terhadap gambar proyek sebelum produksi daripada ditemukan setelah pengiriman.
Ditentukan dengan benar, serat karbon mengubah berat dan tekanan toleransi prefabrikasi menjadi keuntungan kompetitif: modul yang lebih ringan, biaya transportasi dan angkatan yang lebih rendah, dan amplop yang memegang keselarasannya selama hidup bangunan.
Merencanakan proyek modular atau prefabrikasi dan membandingkan bahan? Jelajahi berbagai produk serat karbon kami atauHubungi tim kami untuk mendiskusikan panel, profil dan penguatan untuk sistem bangunan Anda.
Solusi Serat Karbon untuk Peralatan Manufaktur Semikonduktor
Serat karbon dalam peralatan manufaktur semikonduktor adalah salah satu aplikasi bahan yang paling menuntut di industri modern, karena alat yang membuat chip dinilai oleh toleransi yang diukur dalam nanometer. Tahap litografi, robot penanganan wafer, beamline implantasi ion atau bingkai metrologi tidak dapat mentolerir drift termal, getaran atau kontaminasi partikel yang dibawa bahan struktural biasa dengan mereka. Serat karbon diperkuat polimer (CFRP), dikombinasikan dengan komponen serat aramid dan pra-oksidasi, telah menjadi enabler tenang di balik mesin paling tepat di bumi. Panduan ini memeriksa bagaimana peralatan semikonduktor serat karbon bekerja dalam praktek - bagian demi bagian, dari tahap wafer ke langit-langit ruang bersih - dan mengapa serat berkinerja tinggi telah menjadi pilihan rekayasa standar dalam alat fab daripada yang eksotis.
1. Mengapa Peralatan Semikonduktor Menetapkan Persyaratan Bahan Terkeras
Manufaktur semikonduktor adalah industri yang didefinisikan oleh paradoks: ia bekerja pada skala besar dan namun hampir setiap dimensi kritis kecil. Satu wafer dapat mengandung puluhan miliar transistor, dan setiap langkah pola harus sejajar dengan lapisan sebelumnya dalam pecahan nanometer. Overlay, dimensi kritis, dan hasil semua merusak saat geometri mesin berubah, dan geometri berubah setiap kali struktur berkembang, bergetar, atau kehilangan kekakuan.
Itu menciptakan empat persyaratan material yang logam konvensional berjuang untuk memenuhi secara bersamaan:
Stabilitas dimensi: alat harus memegang bentuknya melintasi ayunan suhu, siklus termal dan jam operasi yang panjang. Koefisien ekspansi termal (CTE) harus dekat dengan nol, atau setidaknya cocok dengan referensi metrologi.
Ketakuan spesifik tinggi: Struktur harus menahan defleksi dan getaran tanpa menambahkan massa yang akan memperlambat panggung, memuat servo, atau menetap ke resonansi frekuensi rendah.
Kebersihan: tidak ada outgassing, tidak ada tumpahan, tidak ada puing-puing aus logam yang dapat menjadi cacat partikel pada permukaan wafer.
Damping getaran dan bandwidth kontrol: Mesin harus menyelesaikan dengan cepat setelah setiap gerakan sehingga throughput dan akurasi tidak diperdagangkan satu sama lain.
CFRP menjawab keempatnya. Ketakuan spesifiknya beberapa kali lipat dari baja atau aluminium, CTE-nya dapat direkayasa untuk mendekati nol atau cocok dengan silikon, tidak mengkorosi di lingkungan kimia ruang bersih, dan peredaman internal membunuh berdering frekuensi tinggi yang sebaliknya akan mengaburkan paparan atau pengukuran.
2. Di mana Serat Karbon Tampil Di Dalam Alat Fab
Peralatan semikonduktor adalah sistem sistem, dan serat karbon telah pindah ke hampir setiap subsistem di mana gerakan, stabilitas termal atau ekonomi struktural penting.
2.1 Tahap Wafer dan Platform Posisi
Tahap wafer adalah jantung dari litografi atau alat inspeksi apapun. Ini mempercepat pada beberapa gaya g, melakukan perjalanan ratusan milimeter dalam milidetik, dan harus menetap dengan presisi nanometer setelahnya. Setiap kilogram massa panggung harus dipercepat dan kemudian direm, sehingga massa secara langsung diubah menjadi throughput yang hilang dan energi yang terbuang-buang. Struktur panggung serat karbon, biasanya dibangun dari pelat serat karbon dan tabung serat karbon terikat dengan CTE yang cocok, memberikan kekakuan yang dibutuhkan loop kontrol saat memotong massa bergerak. Karena komposit dapat dirancang sehingga ekspansi termalnya cocok dengan bingkai referensi interferometer, metrologi panggung tidak mengapung saat alat memanas.
2.2 Struktur Gantry dan Jembatan
Di atas panggung duduk gantry: balok panjang yang membawa kepala optik, sensor inspeksi atau array probe di lebar wafer penuh. Ini adalah masalah kekakuan-ke-berat klasik. Sebuah balok gantry serat karbon, sering bagian besar pultruded atau roll-dibungkus profil, meningkatkan frekuensi alami pertama struktur dan mendorong resonansi jauh dari bandwidth servo. Perubahan tunggal itu memungkinkan insinyur menjalankan alat lebih cepat tanpa getaran struktural yang menarik, dan menjaga jarak kepala ke wafer stabil di seluruh pemindaian.
2.3 Kerangka Metrologi dan Struktur Referensi
Bingkai metrologi menentukan geometri yang diukur terhadap segala sesuatu, sehingga stabilitasnya adalah stabilitas seluruh mesin. Bingkai CFRP menarik karena ekspansinya dapat disetel ke arah nol, cocok dengan ekspansi rendah wafer silikon itu sendiri. Di mana bingkai harus berinteraksi dengan timbangan kaca, interferometer laser atau sensor kapasitif, pelat serat karbon ekspansi yang cocok menjaga pembacaan jujur saat alat memanaskan dan mendinginkan melalui pergeseran produksi.
2.4 Robot Penanganan Wafer dan Efektor Akhir
Robot transfer wafer memindahkan wafer halus dan mahal antara ruang proses dengan kecepatan tinggi, dan efektor akhirnya harus ringan, kaku, dan bersih sempurna. Bilah efektor akhir serat karbon cukup kaku untuk menahan wafer 300 mm datar di bawah akselerasi, cukup ringan untuk menghindari kerongkongan dan getaran, dan bebas dari keausan menghasilkan partikel yang dapat dihasilkan oleh bilah logam mesin di titik kontaknya. Logika yang sama berlaku untuk mengangkat pin, pemegang bilah dan mentransfer lengan di seluruh alat cluster.
2.5 Ruang Vakum, Beamlines dan Perangkat Keras Implantasi Ion
Di dalam lingkungan vakum dan beamline, serat karbon dan komponen komposit hibrida mengurangi massa bergerak di dekat sensor halus dan menyediakan struktur dukungan non-magnetik yang stabil secara dimensional. Implantasi ion dan sistem balok elektron sensitif terhadap struktur magnetik atau konduktif yang dapat mengganggu balok, dan terhadap drift termal yang dapat salah menyelaraskan aperture. Struktur komposit dengan arsitektur serat yang dikendalikan dengan hati-hati memungkinkan trade-offs ini untuk dikelola tanpa hukuman berat perakitan logam.
3. Bahan dan Peran Khususnya
Tidak ada bentuk serat tunggal yang memecahkan masalah peralatan semikonduktor. Jawaban yang benar biasanya adalah kombinasi, dan memahami peran adalah apa yang memisahkan desain kerja dari yang mahal.
3.1 Pelat Serat Karbon untuk Struktur Presisi
Mesin dan plat serat karbon kuasi-isotropik adalah bahan go-to untuk tahap, kurung, blok spacer dan anggota metrologi. Layout kuasi-isotropik memberikan kekakuan dalam pesawat yang dapat diprediksi dengan CTE yang rendah dan dapat dikendalikan, dan pelat dapat diproses, dibor dan diikat dengan presisi alat yang sama seperti aluminium - tetapi tanpa ekspansi termal dan tanpa risiko kontaminasi logam.
3.2 Tabung Serat Karbon dan Profil Pultruded
Tabung serat karbon pultruded dan profil struktural menyediakan anggota bagian konstan panjang untuk gantry, lengan robot dan rel pendukung. Pultrusion menghasilkan cross-section yang dapat diulang dan disertifikasi, yang penting ketika alat dibangun secara seri dan setiap unit harus berperilaku secara identik. Tabung juga digunakan untuk ringan, tautan kaku dan untuk bingkai peralatan penanganan bahan otomatis di dalam fab.
3.3 Prepreg Serat Karbon dan Kain
Di mana geometri kompleks atau satu kali - sarung berbentuk, perumahan sensor, dukungan kontur - prepreg serat karbon yang diletakkan di atas cetakan memberikan fraksi volume serat tertinggi dan paling konsisten dan kontrol paling ketat dari arsitektur laminat. Kain serat karbon kering dengan infus resin menawarkan rute yang lebih ekonomis untuk bagian-bagian volume yang lebih besar dan lebih rendah. Keduanya memungkinkan laminat untuk disetel secara lokal, menambahkan kekakuan tepat di mana jalur beban menuntutnya.
3.4 Serat Aramida untuk Ketakuan dan Isolasi
Serat aramida membawa ketahanan dampak dan abrasi di mana bagian komposit bertemu dengan peralatan penanganan atau operator manusia, dan secara alami terisolasi listrik dan stabil termal. Kain aramida dan filamen aramida sering digunakan dalam laminat hibrida untuk melindungi permukaan komposit dari chipping, dan sebagai elemen isolasi di mana stand-off listrik diperlukan dekat elektronik sensitif. Di mana desain membutuhkan permukaan yang menahan dampak tanpa menumpahkan partikel konduktif, lapisan luar kaya aramid adalah jawaban praktis.
3.5 Serat Pra-Oksidasi untuk Perlindungan Termal dan Kebakaran
Alat semikonduktor mengandung pemanas, chuck dan ruang proses yang mencapai suhu tinggi, dan struktur sekitarnya membutuhkan perlindungan yang stabil secara termal dan tidak konduktif secara listrik. Serat pra-oksidasi (PANOX) dirasakan, kain dan benang menyediakan tahan api, isolasi suhu tinggi tanpa charring dan degradasi tekstil organik umum. Komponen serat pra-oksidasi digunakan di sekitar chuck yang dipanaskan, dalam penghalang termal, dan sebagai perlindungan kebakaran untuk kabel dan jalur pneumatik di dalam amplop alat.
4. Matrix Pemilihan Aplikasi
Tabel di bawah ini memetakan poin tugas peralatan semikonduktor umum ke bentuk produk serat yang direkomendasikan dan sifat utama yang diberikannya. Hal ini dimaksudkan sebagai panduan pertama. pilihan bahan akhir harus dikonfirmasi terhadap jalur beban aktual, anggaran termal dan spesifikasi kebersihan.
Titik tugas peralatan
Bentuk produk yang direkomendasikan
Properti yang dominan
Mengganti solusi tradisional
Struktur tahap wafer
Pelat serat karbon, tabung terikat
Ketakuan spesifik tinggi, CTE hampir nol
Badan panggung aluminium atau baja
Gantry / balok jembatan
Pultruded tabung serat karbon, profil kotak
Frekuensi alami tinggi, massa rendah
Balok aluminium yang diekstrusi
bingkai referensi metrologi
Pelat serat karbon CTE yang cocok
Stabilitas dimensi, ekspansi rendah
Invar atau granit bingkai
Efektor akhir penanganan wafer
Bilah pelat serat karbon
Kaku, ringan, kebersihan
Pisau logam mesin
Lengan robot dan penghubungan
Tabung serat karbon, profil luka tarik
Ketakuan-ke-berat, peredaman
Baja atau aluminium lengan
Perumahan sensor dan optik
Layout prepreg serat karbon
Kebebasan bentuk, stabilitas termal
Perumahan logam cor atau mesin
Permukaan kontak dan dampak
Laminat hibrida aramida
Tahan dampak dan abrasi
Komposit atau logam yang tidak dilindungi
Isolasi chuck yang dipanaskan
Serat pra-oksidasi dirasakan dan kain
Isolasi suhu tinggi, non-konduktif
Tekstil organik konvensional
Alat perlindungan kebakaran
Benang serat pra-oksidasi dan terasa
Tahan api, stabilitas termal
Wol mineral atau selimut kaca
Perabot penanganan ruang bersih
Tabung serat karbon dan pelat
Pengeluaran rendah, penumpahan partikel rendah
Bingkai baja yang dicat
Matriks adalah titik awal, bukan pengganti rekayasa. Dua titik tugas yang terlihat serupa dapat membutuhkan arsitektur serat yang berbeda setelah bentuk mode getaran, gradien termal dan kelas kebersihan diperhitungkan.
5. Kasus Teknik: Mengapa Komposit mengalahkan logam di sini
Pembeli peralatan semikonduktor jarang memilih serat karbon untuk menghemat uang pada bahan. Mereka memilihnya karena amplop kinerja mesin tidak dapat dicapai dengan cara lain.
5.1 Stabilitas termal yang menjaga overlay jujur
Kesalahan overlay adalah kelas cacat paling mahal dalam litografi canggih. Struktur yang tumbuh bahkan beberapa mikrometer di atas ayunan suhu akan mengubah gambar yang diproyeksikannya. Dengan merekayasa laminat sehingga CTE mendekati nol, atau cocok dengan referensi retikel atau wafer, serat karbon menghilangkan seluruh istilah kesalahan dari anggaran daripada mencoba memperbaikinya dalam perangkat lunak setelah fakta.
5.2 Kaku dan Damping untuk Throughput
Alat throughput diatur oleh seberapa cepat tahap dapat bergerak dan kemudian menyelesaikan. Ketakuan spesifik yang tinggi memungkinkan struktur tetap kaku pada massa rendah, dan peredaman yang melekat komposit menekan getaran sisa yang jika tidak akan memaksa penundaan penyelesaian yang lebih lama. Hasilnya adalah mesin yang lebih cepat dan lebih akurat, yang tepatnya kombinasi yang dibayar industri.
5.3 Kebersihan dan Perilaku Non-Magnetik
Di dalam ruang bersih, bahan yang mengeluarkan gas, mengkorosi atau menumpahkan partikel adalah tanggung jawab terlepas dari sifat mekaniknya. CFRP dengan sistem resin dan permukaan yang tepat adalah inert, tidak karat, dan tidak menghasilkan puing-puing aus logam yang dapat dihasilkan oleh bagian bergerak baja. Karakter non-magnetiknya juga penting di dekat kolom balok elektron dan ion, di mana struktur ferromagnetik akan mendistorsi balok.
5.4 Biaya Siklus Hidup Sepanjang Generasi Alat
Sebuah alat fab diharapkan untuk berjalan selama bertahun-tahun, sering di beberapa node proses, dan downtime diukur dalam wafer hilang dimulai. Struktur yang memegang geometrinya, tidak mengkorosi dan tidak memerlukan kalibrasi ulang periodik terhadap drift termal mengurangi biaya kepemilikan jauh melampaui harga pembeliannya. Untuk mesin yang bisa biaya jutaan dolar, ekonomi stabilitas adalah yang menentukan.
6. Pertimbangan Manufaktur dan Kualitas
Bagian komposit untuk peralatan semikonduktor dipegang pada toleransi dan standar dokumentasi yang jauh lebih ketat daripada pekerjaan industri umum, dan rute manufaktur sama pentingnya dengan bahan.
Desain Layup: mengkonfirmasi laminat dirancang untuk jalur beban nyata dan gradien termal, tidak hanya disalin dari bagian logam yang digantikannya.
Pencocokan CTE: memverifikasi ekspansi komposit cocok dengan struktur referensi atau wafer di seluruh pita suhu operasi penuh.
Resin dan outgassing: memilih sistem resin dengan outgassing rendah dan memvalidasinya terhadap persyaratan ruang bersih dan vakum.
Kebersihan dan finish: menentukan penyegelan tepi, perawatan permukaan dan kontrol partikel sehingga bagian tidak menjadi sumber cacat.
Metrologi dan pelacakan: membutuhkan konten serat yang didokumentasikan, jadwal tata letak dan inspeksi dimensi yang dapat dilacak ke bagian yang dikirimkan.
Ikatan dan pengikat: desain sendi untuk menghindari kopling galvanik dengan logam dan untuk menjaga beban awal baut stabil di atas siklus termal.
Perbaikan: rencana untuk perbaikan patch ikatan jika memungkinkan, sehingga kejadian kerusakan kecil tidak membuang perakitan yang mahal.
7. Tren Membentuk Generasi Alat Berikutnya
Beberapa kekuatan mendorong serat karbon lebih dalam ke dalam peralatan semikonduktor. Yang pertama adalah penyusutan tanpa henti dari node proses, yang mengetatkan overlay dan anggaran dimensi kritis setiap generasi dan membuat stabilitas termal tidak dapat dinegosiasikan. Yang kedua adalah naiknya litografi EUV NA tinggi, yang optiknya yang lebih besar dan toleransi yang lebih ketat menempatkan tuntutan yang lebih besar pada panggung dan kekakuan bingkai. Ketiga adalah pertumbuhan kemasan canggih dan integrasi 3D, yang melipatgandakan penanganan wafer dan langkah inspeksi dan oleh karena itu permintaan untuk perangkat keras penanganan ringan, cepat, bersih. Akhirnya, perluasan manufaktur senyawa semikonduktor dan perangkat daya membawa suhu proses baru dan lingkungan kamar baru, memperluas peran serat pra-oksidasi dan isolasi aramida di samping struktur serat karbon. Dalam setiap kasus tema yang memungkinkan adalah sama: bahan yang kaku, ringan, stabil secara dimensional dan bersih.
Shanghai Tanchain New Material Technology memasok tumpukan serat lengkap di belakang program peralatan canggih prekursor dan filamen serat karbon, serat karbon staple, kain, prepreg, pelat, tabung, profil pultruded dan bagian komposit selesai, bersama dengan filamen aramid, kain aramid dan rentang serat pra-oksidasi penuh dari filamen, staple, benang, felt dan kain. Apakah tugas adalah tahap wafer prototipe, desain ulang bingkai metrologi atau program produksi untuk penanganan perangkat keras, tim kami dapat memberi saran tentang bentuk bahan, arsitektur serat dan sistem resin yang sesuai dengan siklus tugas. Jelajahi berbagai produk serat karbon kami atau kirimkan pertanyaan untuk diskusi spesifikasi tentang proyek peralatan semikonduktor Anda berikutnya.