Ffridd Gwefr: Dros y degawd nesaf, a fydd yn cael ei ddisoddi, ei uwchraddio, neu ei leihau i bris brecwast?

Mae ffryd gweffn, deunydd oedd unwaith yn cael ei gyfyngu i feysydd eiluaidd fel awyrennau gofod, wedi mynd i mewn i bob agwedd o'n bywydau'n ddistaw. O bebibydd i geir, o lyfrau tywyll faner i offer chwaraeon, mae ffryd gweffn wedi ennill y nodiadau "gwydr du" trwy ei gryfder eithriadol a'i nodweddion ysgafn.

Ond ble fydd plentyn y carbon yn teithio yn y ddegawd nesaf? A fydd e'n cael ei leihau gan faterion mwy cymhleth? A fydd amrywiadau o ansawdd uwch yn dod i'r amlwg? A allai ei bris ddod i fod mor hygyrchedig â haearn? Gadewch inni archwilio'r traedfa dyfodol plentyn y carbon gyda'i gilydd.

A fydd plentyn y carbon yn cael ei newid yn y dyfodol?

A: Nac yw, ond mae materion cystadleuol yn dod i'r amlwg.

Mae mantais sylfaenol plentyn y carbon yn ymwneud â'i nerth penodol anghymharadwy (cymhareb nerth-i-waedd) a'i fodiwl penodol (cymhareb cryfder-i-waedd). Am y dyfodol agored, yn enwedig yn y maes awyrennau, offer chwaraeon uchel ac ym myd cerbydau perfformiad uchel, bydd plentyn y carbon yn parhau i fod dan arweiniad.

Fodd bynnag, mae sawl mater yn herio plentyn y carbon mewn meysydd penodol:

Cymestynnau grafein-wreiddiedig: Mae cymestynnau grafein wedi dangos potensial i symud heibio plentyn y carbon mewn gosodiadau labordy, er bod cynhyrchu ar raddfa fawr a chost dal yn barau sylweddol.

Ffibr gwydr perfformiad uchel: Mae genhedlaethau newydd o ffibr gwydr yn agored at lefel mewnfudo o ffibr carbon mewn rhai priodweddau tra bodent yn llawer llai drut, yn lleihau crynodiad y farchnad isafel o ffibr carbon.

Cyfansawdd bio-gynsaf: Wrth i barhadoldeb ennill cytundeb byd-eang, mae cyfansawdd a gynhyrchir o ffibr planhigyn yn cael eu mabwyseddu'n fwy mewn rhai aplica ar gyfer strwythurau.

Mae ffibr carbon yn aros yn anymnewidadwy mewn aplica uchel, ond fydd yn wynebu cystadleuaeth yn gynyddol gryfach yn y farchnad canol-i-isel.

A oes gradd uwch o ffibr carbon?

A: Mae torbwyntiau cyfyngedig wedi'u cyrraedd, ond mae terfynnoedd ffisegol yn parhau.

Mae gradd y ffibr carbon yn cael ei bennu yn bennaf gan ei fodwm tagnadol (criddrwydd). Mae'r gradd uchaf sydd ar gael ar hyn o bryd, ffibr carbon M65J, wedi cyrraedd modwm tagnadol o 640 GPa, yn agored at y terfyn theori o 1000 GPa.

Bydd datblygiad y dyfodol o ffibr carbon yn canolbwyntio ar y meysydd canlynol:

Optimeiddio perfformiad: Trwy ddefnydd o nanodechnoleg (e.g., doping nanotwbion carbon) a rhaglennwyr newydd (e.g., symud o bencnodi i bolymers mwy addawol), mae priodweddau ffibr carbon yn dal yn cynnwys potensial gwella 10-20%.

Integreiddio amlswyddogaethol: Bydd ffibrion carbon y dyfodol yn mynd tu hwnt i gais strwythurol, gan alluogi nodweddion deallus megis cynhwysiant trydanol, cynhwysiant thermol, a galluoedd hunan-iatro.

Ffibrau carbon ymarferol: Mae datblygu ar waith ar ffibrau a gynhyrchir o raglennwyr seiliedig ar wahanolion bywyd (fel lignin). Er eu bod yn dangos perfformiad ysgafnach, maen nhw'n cynnig olwynion carbon sylweddol llai.

Noder: Wrth i berfformiad agor tuag at terfyn theori, bydd costau ymchwil a datblygu ar gyfer ffibrau carbon gradd uchel yn cynyddu'n esbonyddol, gan alluogi eu masnach ymgeisio .

A allai ffibr carbon ddod yn erai?

A: Yn rhannol, ond bydd cynnyrch yn aros yn ddrut.

Mae prisiau ffibr carbon yn cael eu dylanwadu gan nifer o ffactorau a gallant wahanu dros y ddegawd nesaf:

Cyflogwyr gostyngiad prisiau:

(1) Cynhyrchu ar raddfa: Mae rhagweithiau'n dangos y bydd gallu cynhyrchu byd-eang yn cynyddu o 200,000 tunnell yn 2023 i dros 400,000 tunnell erbyn 2030.

(2) gostyngiad cost cyn-gyflenwraig: Mae disgwyl i brisiau acrylonitrile (cynnyrch cynnyrch gwydr carbon) ostwng gyda datblygiadau mewn technegau peirianneg cemegol.

(3) Arloesi'r broses weithgynhyrchu: Bydd technegau ocsidiad-gwagniad cyflym a phrosesau â chymorth microedd yn lleihau'r defnydd o ynni a'r costau.

(4)Technolegau ailgylchu aeddfed: Bydd ailgylchu ar raddfa fawr yn lleihau'r dibyniaeth â ffibrau gwreiddiol.

Gwaharddion pris:

(1) Cynhyrchu dwys ar yr egni: Mae gweithgynhyrchu ffibr carbon yn defnyddio egni sylweddol, gyda chwyldroedd prisiau ynni'n effeithio'n uniongyrchol ar gostau.

(2) rhwystrau technegol ar gyfer cynhyrchion pris uchel: Mae technoleg gynhyrchu ffibr carbon gradd awyrennau yn parhau i fod yn canolbwyntio mewn nifer cyfyngedig o fusnesau.

(3) Perfformiad yn erbyn cymharu â gost: Mae perfformiad gwellaidd yn aml yn cynnwys costau uwch.

Rhagweld Pris:

(1) Gweadfrân carbon gyffredin (gradd T300): Gallai pris gwydro o'r cyfredol US$15–20 yr cilogram i US$10–12 yr cilogram.

(2) Gweadfrân carbon ar gyfer defnydd diwydiannol: Bydd yn cystadlu â haleliwm a dur mewn rhaglenni canol-i-isaf.

(3) Gweadfrân carbon ar gyfer defnydd awyrlleoedig: Bydd yn aros yn uchel o ran pris, ac yn cael ei ragweld yn eithrio US$100 yr cilogram.

Tair Tendans Mawr ar gyfer y Dyfodol

I. Pôlareiddio Sceiniau Defnyddio: Mae sectorau uchel (awyrlleoedigaeth, carau super) yn dilyn perfformiad uchaf pa bynnag gost; mae marchnadoedd y defnyddwyr (ceir, offer chwaraeon) yn rhoi blaenoriaeth i effeithloni o ran cost, gan gyrraedd cynhyrchu ar raddfa fawr.

III. Ail-strwythuro Cynnyrch Rhanbarthol: Bydd ehangu cyflym Tsieina o alluoedd cynhyrchu gweadfrân carbon yn symud o ddibyniaeth fewnforio tuag at hunan-ddigeddfawr a chystadleuddioldeb byd-eang, gan alluogi addasiadau i strwythur prisio byd-eang gweadfrân carbon.

Ni chaiff dyfodol manwerth glasfibr ei leihau'n llwyr nac yn dod i fod yn ddynodedig yn gyffredinol. Yn hytrach, bydd yn dilyn traedfa gwahanol: bydd y segmentau rhagorion yn dod yn fwy mandrot, bydd cynigion cyflwr mwy fforddiadwy, tra bydd y safle canol yn wynebu'r trawsnewidiad mwyaf sylweddol.

Yn yr un ffordd ag ni chafodd dur ei ddileu gyda datblygiad alwminiwm, bydd manwerth glasfibr yn creu'i barth anorfodol ei hun o fewn y tirwedd deunyddiau, yn datblygu'n barhaus i fulfio heriau ac ofynion newydd.

Wedi'i gyrru gan ofniaeth am gynaliadwyedd a gofynion uchel am berfformiad, mae degawd nesaf manwerth glasfibr yn destun i fod yn daith o ddatblygiad a nodir gan gydraddoliad hynod.