História do desenvolvimento da fibra de carbono

Em 1879, Edison usou fibras de celulose como bambu, linho ou fio de algodão como matéria-prima para produzir fibras de carbono e obteve uma patente. No entanto, as propriedades mecânicas das fibras obtidas eram muito baixas naquela época, e o processo não podia ser industrializado, por isso não conseguiu se desenvolver.
No início da década de 1950, devido ao desenvolvimento de tecnologias de ponta, como foguetes, aeroespacial e aviação, novos materiais com alta resistência específica, alto módulo específico e resistência a altas temperaturas eram urgentemente necessários. Filamento, este processo lançou as bases para a industrialização da fibra de carbono. Nos últimos 40 anos, o maior progresso tecnológico experimentado pela fibra de carbono é o seguinte:
No início da década de 1950, a Base Aérea de Wright-Patterson, nos Estados Unidos, usava fibra de viscose como matéria-prima para produzir fibra de carbono com sucesso. O produto foi usado como material de ablação para bicos de foguetes e cones de nariz, e o efeito foi muito bom. Em 1956, a Union Carbide Corporation dos Estados Unidos produziu com sucesso fibras de carbono à base de viscose de alto módulo, e o nome comercial "Thornel-25" foi colocado no mercado. Ao mesmo tempo, desenvolveu a tecnologia de grafitização por tensão para melhorar a resistência e o módulo das fibras de carbono.
No início dos anos 1960, Akio Shindo do Japão inventou um método de produção de fibras de carbono a partir de fibras de poliacrilonitrila (PAN) e obteve uma patente. Em 1963, a Nippon Carbon Corporation e a Tokai Electrode Corporation desenvolveram fibras de carbono à base de poliacrilonitrila usando as patentes da Shinto. Em 1965, a Nippon Carbon Corporation teve sucesso na produção industrial de fibras de carbono comuns à base de poliacrilonitrila. Em 1964, o British Royal Aeronautical Research Center (RAE) produziu experimentalmente fibras de carbono à base de poliacrilonitrila de alto desempenho adicionando tensão durante a pré-oxidação. É produzido industrialmente pela Courtaulds, Hercules e Rolls-Royce usando a tecnologia da RAE.
Em 1965, o japonês Otani Sugiro fabricou pela primeira vez fibras de carbono à base de piche de cloreto de polivinila e publicou um relatório de pesquisa pioneiro sobre fibras de carbono à base de piche.
Em 1969, a Nippon Carbon Corporation desenvolveu com sucesso fibras de carbono à base de poliacrilonitrila de alto desempenho. Em 1970, a Toray Textile Inc. do Japão confiou na avançada tecnologia de precursores de poliacrilonitrila e trocou a tecnologia de carbonização com a United Carbide Corporation para desenvolver fibras de carbono de alto desempenho baseadas em poliacrilonitrila. Em 1971, a Toray Corporation colocou no mercado produtos de fibra de carbono à base de poliacrilonitrila de alto desempenho (Torayca). Posteriormente, o desempenho, a variedade e a produção dos produtos continuaram a se desenvolver e ainda estão na posição de liderança mundial. Desde então, as japonesas Toho, Asahi Kasei, Mitsubishi Rayon e Sumitomo têm investido sucessivamente na produção de fibras de carbono à base de poliacrilonitrila. (ver fibra de carbono à base de poliacrilonitrila)
Em 1970, a Japan Kureha Chemical Industry Co., Ltd. adotou a patente de Otani Sugiro e construiu pela primeira vez uma planta de produção com uma produção anual de 120 toneladas de fibras de carbono baseadas em piche comuns (GPCF). Em 1978, a produção aumentou para 240 toneladas. Depois que o produto foi usado como material de reforço de cimento, o efeito foi considerado muito bom. Em 1984, a produção aumentou para 400 toneladas e, em 1986, aumentou novamente para 900 toneladas. Em 1976, a United Carbide produziu com sucesso fibra de carbono baseada em piche mesofásico de alto desempenho (HPCF), com uma produção anual de 113t, que aumentou para 230t em 1982 e 311t em 1985.
Desde 1982, as japonesas Toray, Toho, Nippon Carbon, American Hercules, Celanese e British Courtaulds produziram sucessivamente alta resistência, ultra-alta resistência, alto módulo, ultra-alto módulo, alta resistência em modo médio e alto -força de alto módulo E outros tipos de produtos de alto desempenho, a resistência à tração da fibra de carbono é aumentada de 3,5GPa para 5,5GPa, e produtos de pequena escala atingem 7.0GPa. O módulo foi aumentado de 230GPa para 600GPa, o que é um grande avanço na tecnologia de fibra de carbono e leva o desenvolvimento de aplicativos a um novo estágio de alto nível.
Desde 1981, grandes progressos foram feitos na ciência do asfalto, e vários novos processos para modular o asfalto mesofásico foram desenvolvidos, como o método pré-mesofásico do Kyushu Industrial Laboratory no Japão, o novo método mesofásico da EXXON Corporation nos Estados Unidos, e o potencial método de mesofase desenvolvido pela Gunma University no Japão. O método de fase promoveu o desenvolvimento de fibras de carbono baseadas em piche de alto desempenho. Posteriormente, a Mitsubishi Chemical Corporation do Japão, a Osaka Gas Corporation e a Nippon Steel Corporation construíram sucessivamente várias fábricas de produção de fibra de carbono de alto desempenho com diferentes especificações. É caracterizada pelo aumento do módulo e aumento da resistência. A década de 1980 foi um período de expansão para as fibras de carbono à base de piche.
A fibra de carbono à base de viscose não é desenvolvida desde meados-1960 e apenas uma pequena quantidade de produtos é produzida para departamentos militares e especiais.