Przełom w dziedzinie wysokowydajnych włókien węglowych: Instytut Technologii i Inżynierii Materiałowej w Ningbo osiąga kamienie milowe
Zespół ds. włókien węglowych i materiałów kompozytowych w Instytucie Technologii i Inżynierii Materiałowej w Ningbo Chińskiej Akademii Nauk odnotował niedawno znaczny postęp w dziedzinie wysokowydajnych włókien węglowych. Ich innowacyjny rozwój włókna węglowego klasy M55X, znanego z wysokiej wytrzymałości, modułu i wydłużenia, zaowocował dalszą poprawą właściwości mechanicznych. Według testów przeprowadzonych przez profesjonalne instytucje krajowe, to włókno węglowe charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie 5,18 GPa, modułem sprężystości przy rozciąganiu 544 GPa i wydłużeniem przy zerwaniu 0,95%. Dane te plasują gatunek M55X na korzyść niedawno opracowanego przez firmę Toray Industries włókna węglowego klasy M46X, które charakteryzuje się wytrzymałością na rozciąganie wynoszącą 5,0 GPa i modułem sprężystości przy rozciąganiu wynoszącym 437 GPa.
W styczniu 2016 r. zespół NIMTE osiągnął pierwszy w kraju sukces, opanowując kluczowe techniki produkcji wysokowytrzymałego i wysokomodułowego włókna węglowego klasy M55J. Po serii walidacji technologicznych, zwiększeniu skali w celu zapewnienia stabilnej produkcji i ocenie procesu prepregu, zespół opracował własny produkt z włókna węglowego CNIQM55 (gatunek M55J). To włókno węglowe dorównuje zagranicznym odpowiednikom pod względem modułu sprężystości, a jednocześnie przewyższa je wytrzymałością na rozciąganie, osiągając 4,30 GPa w porównaniu ze średnią międzynarodową wynoszącą 4,02 GPa. Włókno węglowe CNIQM55 zostało z powodzeniem wdrożone w dronach bliskiego zasięgu.
W przeciwieństwie do tradycyjnych włókien węglowych klasy M55J, które są znane ze swojego wysokiego modułu, ale są kruche z powodu mniejszej wytrzymałości i wydłużenia, gatunek M55X stanowi znaczną poprawę. Opierając się na CNIQM55, zespół NIMTE zoptymalizował mikrostrukturę i makroskopowe działanie włókna. Włókno węglowe klasy M55X utrzymuje moduł sprężystości na poziomie 540 GPa, po raz pierwszy przekraczając wytrzymałość na rozciąganie 5,0 GPa, co oznacza wzrost o prawie 1 GPa w porównaniu z japońskim włóknem węglowym Toray M55J. Oczekuje się, że to udoskonalenie poprawi ciągliwość i przetwarzalność włókna.
Obecnie zespół NIMTE Carbon Fibre opracował kluczowe technologie produkcyjne dla różnych włókien węglowych, w tym gatunków M30X, M40X, M50X i M55X. Ich produkty zostały przetestowane i zatwierdzone przez profesjonalne instytucje krajowe. W zgłoszeniu patentowym złożonym w lipcu 2023 r. zespół wykazał możliwość wyprodukowania nienazwanego włókna węglowego o ultrawysokim module sprężystości o wytrzymałości na rozciąganie 4,0 GPa i niezwykłym module sprężystości na poziomie 640 GPa.
