W miarę jak przemysł włókien chemicznych dąży do transformacji o wysokiej wydajności i wielofunkcyjności, materiały 3D z włókien grafenowych stały się kluczową siłą w przełamywaniu ograniczeń tradycyjnych włókien chemicznych dzięki swojej unikalnej strukturze i doskonałym właściwościom. Nie tylko wlewają w przemysł witalność technologiczną, ale także poszerzają granice zastosowań. Ich wartość i proces produkcji są warte dogłębnej dyskusji.
materiały 3D z włókien grafenowych po raz pierwszy przełamały wąskie gardło wydajności tradycyjnych włókien chemicznych. Chociaż tradycyjne włókna chemiczne, takie jak poliester i nylon, są tanie, mają problemy, takie jak niewystarczająca wytrzymałość i słaba odporność na warunki atmosferyczne, co utrudnia zaspokojenie potrzeb w dziedzinach wysokiej klasy. Połączenie wysokiej wytrzymałości i wysokiej przewodności grafenu z lekkością i wysoką oddychalnością struktury 3D powoduje, że wytrzymałość na rozciąganie materiału jest o ponad 30% wyższa niż w przypadku zwykłych włókien chemicznych. Posiada również doskonałą przewodność cieplną i odporność na promieniowanie UV. Może być bezpośrednio stosowany w wysokiej klasy odzieży outdoorowej, lekkich komponentach lotniczych i innych scenariuszach, wypełniając lukę w dziedzinie wysokowydajnych materiałów z włókien chemicznych.
Po drugie, materiał ten promuje funkcjonalną modernizację przemysłu włókien chemicznych. Tradycyjne włókna chemiczne mają pojedyncze funkcje i są w większości ograniczone do dziedziny tkanin tekstylnych. Jednak materiały 3D z włókien grafenowych mogą opracowywać produkty funkcjonalne, takie jak medyczne opatrunki antybakteryjne i materiały filtracyjne do wody, dzięki właściwościom adsorpcyjnym struktury pustej i właściwościom antybakteryjnym grafenu. Na przykład, jego puste kanały mogą skutecznie absorbować zanieczyszczenia w wodzie, ze skutecznością filtracji ponad 95%, a właściwości antybakteryjne grafenu mogą hamować wzrost bakterii, zapewniając możliwości zastosowań międzybranżowych, takich jak ochrona środowiska i leczenie medyczne, oraz poszerzając terytorium rynkowe przemysłu włókien chemicznych.
materiały 3D z włókien grafenowych spełniają również niskoemisyjne potrzeby przemysłu. W procesie produkcji można stosować biodegradowalne polimery jako matrycę, z niskim dozowaniem nanosheets grafenu (tylko 0,5%-1% dodatek może osiągnąć skok wydajności), zmniejszając zużycie zasobów; jednocześnie pusta struktura zmniejsza gęstość materiału o 40%, co może zmniejszyć zużycie barwników i dodatków w późniejszej obróbce, pomagając przemysłowi włókien chemicznych osiągnąć cel "podwójnego węgla" i promując transformację przemysłu w kierunku zieleni.
przygotowanie materiału wymaga czterech kluczowych kroków. Pierwszym krokiem jest przygotowanie surowców. Nanosheets grafenu są równomiernie rozpraszane w cieczy przędzalniczej poliestrowej lub poliamidowej za pomocą technologii dyspersji ultradźwiękowej. Kontrolowana jest koncentracja dyspersji i wielkość cząstek, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie grafenu, co jest podstawą zapewnienia wydajności materiału. Drugim krokiem jest przędzenie kompozytowe. Do przędzenia w urządzeniu do przędzenia ze stopu używana jest pusta dysza przędzalnicza. Dostosowując średnicę dyszy (zazwyczaj 0,1-0,3 mm) i temperaturę przędzenia (260-280℃), przędzone włókna tworzą pustą strukturę, a urządzenie trakcyjne służy do kontrolowania wielokrotności rozciągania włókien (zazwyczaj 3-5 razy), aby poprawić wytrzymałość włókien; trzecim krokiem jest przetwarzanie 3D, gdzie przędzone puste włókna są tkane w 3D za pomocą maszyny do oplatania. Gęstość tkania jest dostosowywana do wymagań aplikacji. Na przykład luźne tkanie jest stosowane w przypadku materiałów filtracyjnych, a gęste tkanie w przypadku części konstrukcyjnych. Ostatnim krokiem jest obróbka końcowa i testowanie. Materiał uformowany w 3D jest utrwalany cieplnie (temperatura 120-150°C), aby ustabilizować strukturę, a następnie pustka jest wykrywana za pomocą mikroskopu elektronowego, a właściwości mechaniczne są testowane za pomocą maszyny do testowania rozciągania, aby upewnić się, że produkt spełnia standardy branżowe.
Dziś materiały 3D z włókien grafenowych pojawiły się w wielu dziedzinach. Dzięki ciągłej optymalizacji procesów produkcyjnych i redukcji kosztów, będzie to dalej promować transformację przemysłu włókien chemicznych z "produkcji podstawowej" na "inteligentną produkcję wysokiej klasy" i stanie się główną siłą napędową wysokiej jakości rozwoju przemysłu.
W miarę jak przemysł włókien chemicznych dąży do transformacji o wysokiej wydajności i wielofunkcyjności, materiały 3D z włókien grafenowych stały się kluczową siłą w przełamywaniu ograniczeń tradycyjnych włókien chemicznych dzięki swojej unikalnej strukturze i doskonałym właściwościom. Nie tylko wlewają w przemysł witalność technologiczną, ale także poszerzają granice zastosowań. Ich wartość i proces produkcji są warte dogłębnej dyskusji.
materiały 3D z włókien grafenowych po raz pierwszy przełamały wąskie gardło wydajności tradycyjnych włókien chemicznych. Chociaż tradycyjne włókna chemiczne, takie jak poliester i nylon, są tanie, mają problemy, takie jak niewystarczająca wytrzymałość i słaba odporność na warunki atmosferyczne, co utrudnia zaspokojenie potrzeb w dziedzinach wysokiej klasy. Połączenie wysokiej wytrzymałości i wysokiej przewodności grafenu z lekkością i wysoką oddychalnością struktury 3D powoduje, że wytrzymałość na rozciąganie materiału jest o ponad 30% wyższa niż w przypadku zwykłych włókien chemicznych. Posiada również doskonałą przewodność cieplną i odporność na promieniowanie UV. Może być bezpośrednio stosowany w wysokiej klasy odzieży outdoorowej, lekkich komponentach lotniczych i innych scenariuszach, wypełniając lukę w dziedzinie wysokowydajnych materiałów z włókien chemicznych.
Po drugie, materiał ten promuje funkcjonalną modernizację przemysłu włókien chemicznych. Tradycyjne włókna chemiczne mają pojedyncze funkcje i są w większości ograniczone do dziedziny tkanin tekstylnych. Jednak materiały 3D z włókien grafenowych mogą opracowywać produkty funkcjonalne, takie jak medyczne opatrunki antybakteryjne i materiały filtracyjne do wody, dzięki właściwościom adsorpcyjnym struktury pustej i właściwościom antybakteryjnym grafenu. Na przykład, jego puste kanały mogą skutecznie absorbować zanieczyszczenia w wodzie, ze skutecznością filtracji ponad 95%, a właściwości antybakteryjne grafenu mogą hamować wzrost bakterii, zapewniając możliwości zastosowań międzybranżowych, takich jak ochrona środowiska i leczenie medyczne, oraz poszerzając terytorium rynkowe przemysłu włókien chemicznych.
materiały 3D z włókien grafenowych spełniają również niskoemisyjne potrzeby przemysłu. W procesie produkcji można stosować biodegradowalne polimery jako matrycę, z niskim dozowaniem nanosheets grafenu (tylko 0,5%-1% dodatek może osiągnąć skok wydajności), zmniejszając zużycie zasobów; jednocześnie pusta struktura zmniejsza gęstość materiału o 40%, co może zmniejszyć zużycie barwników i dodatków w późniejszej obróbce, pomagając przemysłowi włókien chemicznych osiągnąć cel "podwójnego węgla" i promując transformację przemysłu w kierunku zieleni.
przygotowanie materiału wymaga czterech kluczowych kroków. Pierwszym krokiem jest przygotowanie surowców. Nanosheets grafenu są równomiernie rozpraszane w cieczy przędzalniczej poliestrowej lub poliamidowej za pomocą technologii dyspersji ultradźwiękowej. Kontrolowana jest koncentracja dyspersji i wielkość cząstek, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie grafenu, co jest podstawą zapewnienia wydajności materiału. Drugim krokiem jest przędzenie kompozytowe. Do przędzenia w urządzeniu do przędzenia ze stopu używana jest pusta dysza przędzalnicza. Dostosowując średnicę dyszy (zazwyczaj 0,1-0,3 mm) i temperaturę przędzenia (260-280℃), przędzone włókna tworzą pustą strukturę, a urządzenie trakcyjne służy do kontrolowania wielokrotności rozciągania włókien (zazwyczaj 3-5 razy), aby poprawić wytrzymałość włókien; trzecim krokiem jest przetwarzanie 3D, gdzie przędzone puste włókna są tkane w 3D za pomocą maszyny do oplatania. Gęstość tkania jest dostosowywana do wymagań aplikacji. Na przykład luźne tkanie jest stosowane w przypadku materiałów filtracyjnych, a gęste tkanie w przypadku części konstrukcyjnych. Ostatnim krokiem jest obróbka końcowa i testowanie. Materiał uformowany w 3D jest utrwalany cieplnie (temperatura 120-150°C), aby ustabilizować strukturę, a następnie pustka jest wykrywana za pomocą mikroskopu elektronowego, a właściwości mechaniczne są testowane za pomocą maszyny do testowania rozciągania, aby upewnić się, że produkt spełnia standardy branżowe.
Dziś materiały 3D z włókien grafenowych pojawiły się w wielu dziedzinach. Dzięki ciągłej optymalizacji procesów produkcyjnych i redukcji kosztów, będzie to dalej promować transformację przemysłu włókien chemicznych z "produkcji podstawowej" na "inteligentną produkcję wysokiej klasy" i stanie się główną siłą napędową wysokiej jakości rozwoju przemysłu.
