تاریخچه توسعه فیبر کربن

در سال 1879، ادیسون از الیاف سلولزی مانند نخ بامبو، کتان یا نخ پنبه ای به عنوان مواد اولیه برای تولید الیاف کربن و ثبت اختراع استفاده کرد. با این حال، خواص مکانیکی الیاف تولید شده در آن زمان بسیار پایین بود و این فرآیند نمی توانست صنعتی شود، که نتوانست به توسعه دست یابد.
در اوایل دهه 1950، به دلیل توسعه فناوری های پیشرفته مانند موشک، هوا فضا و هوانوردی، نیاز مبرمی به مواد جدید با استحکام ویژه بالا، مدول خاص و مقاومت در برابر دمای بالا وجود داشت. علاوه بر این، رشته های فیبر کربن پیوسته را می توان با استفاده از الیاف پیش ساز به عنوان مواد خام از طریق عملیات حرارتی تولید کرد که پایه و اساس صنعتی شدن الیاف کربن را ایجاد کرد. در طول 40 سال گذشته، فیبر کربن دستخوش پیشرفت های تکنولوژیکی قابل توجهی شده است که به شرح زیر است:
در اوایل دهه 1950، پایگاه نیروی هوایی رایت پترسون در ایالات متحده با موفقیت الیاف کربن را با استفاده از الیاف چسب به عنوان مواد خام تولید کرد. این محصولات به عنوان مواد ساینده برای نازل های موشک و مخروط های دماغه استفاده شد که نتایج خوبی به همراه داشت. در سال 1956، شرکت یونایتد کاربید ایالات متحده با موفقیت الیاف کربن مبتنی بر چسب مدول بالا را تحت نام تجاری "Thornel{2}}" تولید کرد و فناوری گرافیتیزه کردن استرس را برای بهبود استحکام و مدول الیاف کربن توسعه داد.
در اوایل دهه 1960، آکیو فوجیتو ژاپنی روشی را برای تولید الیاف کربن از الیاف پلی اکریلونیتریل (PAN) اختراع کرد و حق اختراع را به دست آورد. در سال 1963، شرکت کربن ژاپن و شرکت الکترود توکای، الیاف کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل را با استفاده از پتنت شینتو توسعه دادند. در سال 1965، شرکت کربن ژاپنی با موفقیت تولید الیاف کربن معمولی مبتنی بر پلی اکریلونیتریل را صنعتی کرد. در سال 1964، مرکز تحقیقات هوانوردی سلطنتی (RAE) در بریتانیا الیاف کربنی مبتنی بر پلی اکریلونیتریل با کارایی بالا را با اعمال کشش در طول پیش اکسیداسیون تولید کرد. Courtaulds، Hercules و Rolls Royce از فناوری RAE برای تولید صنعتی استفاده می کنند.
در سال 1965، دانشمند ژاپنی Sugaro Otani برای اولین بار الیاف کربن مبتنی بر آسفالت پلی وینیل کلرید را تولید کرد و یک گزارش تحقیقاتی پیشگام در مورد الیاف کربن مبتنی بر آسفالت منتشر کرد.
در سال 1969، شرکت های کربن ژاپنی با موفقیت الیاف کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل با کارایی بالا را توسعه دادند. در سال 1970، شرکت Toray Textile ژاپن بر فناوری پیشرفته پیش ساز پلی اکریلونیتریل تکیه کرد و فناوری کربنیزاسیون را با شرکت United Carbide ایالات متحده مبادله کرد تا الیاف کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل با کارایی بالا را توسعه دهد. در سال 1971، شرکت Dongli محصولات فیبر کربنی مبتنی بر پلی اکریلونیتریل با کارایی بالا (Torayca) را در بازار عرضه کرد. متعاقباً عملکرد، تنوع و بازده محصول به رشد خود ادامه داد و همچنان تا به امروز جایگاه پیشرو در جهان را به خود اختصاص داده است. پس از آن، شرکت های ژاپنی Tobon، Asahi Chemical، Mitsubishi Rayon و Sumitomo به طور متوالی وارد خط تولید الیاف کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل شدند. (به فیبر کربن مبتنی بر پلی اکریلونیتریل مراجعه کنید)