탄소 섬유 재료는 항공 우주, 자동차, 철도 운송, 고급 의료 기기 및 스포츠 장비에서 광범위한 응용으로 인해 인기를 얻고 있습니다. 고강도 속성은 많은 산업에서 개발에 대한 새로운 희망을 가져 왔습니다. 탄소 섬유는 석유 기반 및 바이오 기반 유형으로 분류 될 수 있습니다. 현재, 석유 기반 탄소 섬유는 바이오 기반 탄소 섬유보다 우수한 성능과 생산량이 높지만 후자는 여전히 상당한 잠재력을 가지고 있습니다.
석유 기반 탄소 섬유는 시장을 지배합니다
석유 기반 탄소 섬유 제품은 현재 시장 리더입니다. 여기에는 폴리 아크릴로 니트릴 (PAN) - 기반, 피치 기반 및 비스코스 - 기반 탄소 섬유가 포함됩니다. PAN 기반 탄소 섬유는 총 탄소 섬유 생산의 90%이상을 차지하고, 피치 기반 섬유는 약 7%를 차지하며, 비스코스 기반 섬유는 약 1%를 차지합니다. 이 차이는 주로 성능과 처리 난이도의 차이 때문입니다. 팬 기반 탄소 섬유는 시장에서 지배적 인 제품이며 석유 기반 탄소 섬유의 시장 위치의 초석입니다.
탄소 섬유는 직경 5 - 10 마이크로 미터의 거의 순수한 탄소 결정으로 만든 놀라운 얇은 필라멘트입니다. 그것은 기계적 강도의 5 배와 강철의 경도의 두 배를 가지고 있습니다. 탄소 섬유는 원래 셀룰로오스 및 레이온과 같은 식물성 재료로 만들어졌지만 나중에 저렴한 비용과 더 나은 성능으로 인해 석유 기반 제품으로 대체되었습니다.
탄소 섬유를 만들기 위해, 석유는 먼저 고독성 팬으로 가공됩니다. 그것은 미세한 필라멘트로 끌어 당긴 다음 산소가없는 용광로로 가열됩니다. 그러나이 생산 공정은 상당한 에너지를 소비하고 수많은 배출량과 독소를 생성합니다. 비용이 주요 관심사 인 과거와 달리 지속 가능성은 이제 더 중요하며 석유는 더 이상 저렴하지 않습니다.
바이오 기반 탄소 섬유를 개발하는 이유는 무엇입니까?
팬 기반 섬유와 비교하여 바이오 기반 탄소 섬유는 중간에서 저가성 성능을 갖습니다. 그래서 왜 그것을 개발합니까? 이를 위해서는 석유 기반 탄소 섬유의 단점을 이해해야합니다.
석유 기반 탄소 섬유 생산은 에너지 집약적이며 유해한 물질을 생산하며 환경에 해를 끼칩니다. 또한, 탄소 섬유 제품은 재활용하기 어렵 기 때문에 높은 생산 비용과 후 처리 어려움을 초래합니다. 생산 비용과 화석 원료에 대한 의존성을 줄이기 위해 바이오 기반 탄소 섬유 전구체에 대한 연구가 주목을 받고 있습니다. 예를 들어, 리그닌, 글리세린 및 리그 노 셀룰로스 설탕은 대체 원료로 탐색되고 있습니다.
환경 보호는 모든 국가의 긴급한 글로벌 문제이며 합의입니다. 탄소 섬유 재료는 명백한 장점이 있지만 환경 친화적이지는 않습니다. 따라서 과학자들은 솔루션을 찾고 있으며 "탄소 중립성"은 바이오 기반 탄소 섬유의 개발을위한 원동력이되었습니다. 석유 기반 탄소 섬유는 바이오 기반 탄소 섬유를 대체 할 수 없으며 향후 두 유형 모두 동시에 발생할 것입니다. 핵심은 방향이 더 큰 돌파구와 업적을 보게 될 것입니다.
