탄소섬유는 고강도, 고탄성률, 낮은 밀도, 가벼운 무게, 내화학성, 내열성 등 뛰어난 물리적, 화학적 특성을 가지고 있습니다.
탄소 섬유는 고강도, 고탄성률, 저밀도, 경량성, 내화학성, 내열성 등 우수한 물리적·화학적 특성을 가지고 있습니다. 항공우주, 센싱 기술, 풍력 터빈 블레이드, 철도 운송, 안전 보호 등 다양한 분야에 활용될 수 있습니다. 초고성능 탄소 섬유는 다양한 용도로 활용되며, 수요가 날로 증가하고 있어 현재 연구의 주요 분야로 떠오르고 있습니다. 탄소 섬유 생산 및 연구 측면에서는 일본과 미국이 주도적인 위치를 차지하고 있습니다. 본 논문에서는 최근 몇 년간 탄소 섬유 생산 기업 및 연구 기관의 발전 현황을 주로 소개합니다.
일본 도레이
새로운 상황에 대응하여 Toray는 2021년 7월 중순에 프랑스의 탄소섬유 생산 및 판매 회사인 CFE의 탄소섬유 복합재(CFRP) 연구소를 네덜란드의 Toray Advanced Composites(TAC)에 통합하고 차세대 항공기용 열가소성 프리프레그 개발을 가속화할 예정입니다. 중기 목표의 관점에서 기후 변화에 대처하고 미래 에너지 산업의 요구를 충족하는 것은 Toray Carbon Fiber와 CFRP 산업의 중요한 목표가 될 것입니다. 최근 Toray는 세 가지 신기술의 연구 개발에 주력하고 있습니다. Mitsui Offshore Development Co., Ltd.와 공동으로 CFRP를 사용하여 부유식 해상 석유 및 천연가스 저장 및 수송 장비를 수리하는 신기술을 개발하고, 높은 열전도도 기술을 사용하여 금속과 동등한 방열 성능을 가진 CFRP를 개발하고, 중공 섬유와 같은 다공성 탄소섬유를 지지체로 사용하고 표면에 분리 기능을 가진 얇은 탄소막을 사용하여 전탄소 2층 구조의 CO2 분리막을 형성합니다. 기존의 무기 분리막과 비교했을 때 이 장비는 소형화가 가능하며, 수년간의 산업화 과정을 거쳤습니다.
테이진
테이진의 탄소섬유 사업은 신종 코로나 팬데믹으로 인한 자동차 및 항공기 수요 감소의 영향으로 67억 엔의 손실을 기록했습니다. 항공기 용도 판매가 급감함에 따라 풍력 발전 블레이드 및 스포츠 및 레저 분야의 매출을 강화했으며, 현재 베트남에서 낚싯대, 골프채, 자동차, 아이스하키 클럽 등 스포츠 및 레저용 탄소섬유 프리프레그 생산 및 판매를 시작했습니다. 향후 항공기 관련 제품 생산도 검토할 예정입니다. 테이진 탄소섬유 유럽 자회사에서 생산한 새로운 단방향 CF/PPS 테이프 프리프레그 "TenaxTM TPUD"는 내화학성, 내열성, 재활용성, 저흡수성, 치수 안정성, 내열성이 우수합니다. 내크리프성이 우수하며, 단시간 성형이 가능하고 상온 보관 및 운송이 가능합니다. 테이진은 섬유 직경이 0.1~0.5μm인 초미세 기능성 탄소 섬유 "포텐시아(PotenCia)"를 개발했습니다. 이 섬유는 낮은 결정성, 우수한 분산성, 낮은 저항성 등의 장점을 가지고 있습니다. 향후 리튬 이온 이차 전지 및 이중층 커패시터의 전도성 첨가제로 활용될 것으로 기대됩니다.
Georgia Institute of Technology, University of Florida, University of Connecticut, Wright-Patterson Air Force Base Air Force Research Laboratory, UES.Dayton 및 Boeing은 다공성 및 중공 탄소 섬유의 제조 및 가공과 구조와 성능 간의 관계를 공동으로 연구했습니다.해-섬 복합 필라멘트는 해-섬 방사법으로 생산되며, 폴리아크릴로니트릴(PAN)은 해 성분이고 폴리메타크릴레이트(PMMA)는 제거될 섬 성분이며, 그런 다음 벌집 단면을 가진 연속 중공 탄소 섬유 멀티필라멘트로 탄화됩니다.그 밀도는 1.15g/cm3로 일반 탄소 섬유보다 30% 낮습니다.그 인장 강도는 2.3-3.0GPa로 T300 등급보다 약 60% 높습니다.IM7은 약 20% 더 높고 이전에 보고된 중공 탄소 섬유의 1.6 GPa보다 높습니다.
