Uma única declaração da Tesla sobre seu robô humanoide tornou os materiais de fibra de carbono e PEEK um tópico quente. Especialistas da indústria acreditam que os materiais compósitos termoplásticos de alto desempenho, reforçados com fibra de carbono e poliéter éter cetona (PEEK), serão os materiais principais para os futuros robôs humanoides.
Além disso, os materiais compósitos de CF PEEK têm sido o foco de pesquisas nos últimos anos. Se houver avanços nesse tipo de material composto, espera-se que desempenhe um papel significativo em campos médicos de ponta, especialmente trazendo nova esperança em implantes ortopédicos.
Vantagens dos materiais compósitos de CF/PEEK
Comparado com ligas de alumínio e aço inoxidável tradicionais, a densidade da liga de alumínio é de 2.8g/cm3, do aço inoxidável é de 7.3g/cm3, e a densidade do material compósito contínuo de CF PEEK é de 1.51g/cm³. Ele é leve, mas possui alta resistência, e algumas propriedades do CF-PEEK superaram o aço inoxidável. Além disso, o PEEK contínuo reforçado com fibra de carbono possui boa translucidez aos raios-X, tornando as cirurgias clínicas mais intuitivas e seguras. Materiais reforçados com fibra de carbono não têm a sensação fria do metal, o que faz com que os cirurgiões se sintam mais confortáveis durante a cirurgia.
Comparado com materiais tradicionais de carbono em pó modificado, as características de alta resistência e módulo de elasticidade da fibra de carbono conferem aos materiais compósitos de PEEK-CF alta resistência, alto módulo de elasticidade e resistência à deformação. A resistência mecânica é aumentada pelo menos três vezes, o módulo também é aumentado pelo menos três vezes, com melhor estabilidade dimensional e resistência à deformação.
Com materiais compósitos de alta qualidade como estes, quais empresas estão atualmente envolvidas?
Atualmente, a tecnologia de produção de CF/PEEK é dominada apenas por algumas empresas, como a Toray do Japão, a TenCate dos Países Baixos (adquirida pela Toray), a Victrex do Reino Unido, a ARKPEEK, etc., sendo principalmente utilizada na área aeroespacial e em outros campos de ponta, com significativa importância estratégica e amplo espaço de mercado. A pesquisa e desenvolvimento de CF/PEEK na China estão principalmente concentradas em universidades, institutos de pesquisa e algumas empresas. Além das duas empresas a seguir, a produção industrial ainda não foi realizada.
Atualmente, apenas duas empresas na China conseguem produzir em massa materiais compósitos de PEEK de alta qualidade:
1, ZYPEEK
A ZYPEEK foi estabelecida em dezembro de 2006, focando na pesquisa, produção e venda de poliéter éter cetona (PEEK), sendo seus principais produtos baseados em resina PEEK. A empresa formou o sistema de produtos existente de "duas categorias, três marcas, seis séries" com um total de 52 especificações. A capacidade de produção atual da empresa é de 1000 toneladas de PEEK por ano. Em setembro de 2023, a Jilin China Research High Polymer Materials Co., Ltd. (China Research Co., Ltd.) solicitou IPO no Sci-Tech Innovation Board.
Relata-se que neste IPO, a China Research Co., Ltd. planeja arrecadar 455 milhões de yuan para o projeto abrangente da fábrica (Fase II) da produção anual de 5000 toneladas de produtos da série de processamento profundo de poliéter éter cetona (PEEK), projeto do centro de pesquisa e desenvolvimento de inovação e tecnologia, projeto do centro de pesquisa e desenvolvimento de materiais compósitos de poliéter éter cetona de fibra de carbono de Xangai e projeto de capital de giro suplementar.
2, PEEKChina
A PEEKChina, conhecida internacionalmente pela marca ARKPEEK, concentra-se na pesquisa de aplicação, produção e venda de resinas plásticas de engenharia especiais de alto desempenho e perfis, como o PEEK, formando uma cadeia industrial completa com a polimerização da resina de matéria-prima PEEK, granulação modificada, moldagem por extrusão contínua de placas, hastes, tubos e moldagem por injeção e usinagem de peças acabadas. Com apoio técnico da Universidade de Jilin e da Universidade de Donghua, a ARKPEEK está comprometida com a pesquisa de aplicação, produção e venda de materiais compósitos termoplásticos de fibra de carbono CF/PEEK contínua. A empresa desenvolveu resinas especiais para materiais compósitos de PEEK - ARKPEEK-CF30® e ARKPEEK-MOD® usando seu próprio dispositivo de polimerização e fibra de carbono processada com agentes de dimensionamento de alta temperatura inovadores e independentes para produzir materiais compósitos termoplásticos de CF/PEEK com excelente desempenho abrangente.
Agora, vamos dar uma olhada em quais empresas internacionais também estão produzindo tais produtos.
1, EVONIK
A Evonik, originária da Alemanha, é um grupo industrial inovador dedicado principalmente ao desenvolvimento de três indústrias de alto rendimento e promissoras: química, energia e imobiliária. O Grupo Industrial Evonik tem produzido produtos químicos especiais na China desde o início dos anos 1990 e estabeleceu extensas relações comerciais com a China ainda mais cedo. Hoje, a Evonik possui mais de 20 empresas na China, com bases de produção em dezenas de cidades em todo o país. Os produtos da Evonik são de excelente qualidade e diversidade, atendendo clientes na China e ao redor do mundo.
2, Solvay
A Solvay é um grupo químico multinacional sediado em Bruxelas, capital da Bélgica, fundado pelo químico belga Ernest Solvay em 1863. Os produtos do Grupo Solvay são amplamente utilizados em diversas indústrias, com 90% de seus produtos de vendas classificados entre os três primeiros do mundo.
3, Victrex
Em 1978, a Imperial Chemical Industries (ICI) do Reino Unido desenvolveu pela primeira vez o PEEK. Apenas três anos depois, o primeiro lote de polímeros PEEK comercializados da série "VICTREX PEEK" (incluindo produtos com enchimento de vidro e carbono) foi lançado. Em 1993, a Victrex adquiriu o negócio de PEEK da ICI e iniciou operações independentes. As resinas da série VICTREX® PEEKTM desenvolvidas pela Victrex tornaram-se o padrão da indústria. Esta série de resinas abrange nove categorias e quarenta e nove variedades, incluindo resina pura, resina reforçada com compósitos e grânulos profundamente purificados. Além disso, a Victrex desenvolveu diversos produtos PEEK, como a série de materiais especiais de revestimento VICTREX® VICOTETM e a série de filmes PEEK VICTREX® APTIVTM, etc., com vantagens significativas na integração vertical da cadeia industrial.
4, Toray
A Toray, do Japão, líder no campo global de fibras de carbono à base de PAN, não só possui uma série de fibras de carbono de alto desempenho maduras, como também estabeleceu um sistema completo de banco de dados de materiais compósitos de fibra de carbono. Seus materiais compósitos de PEEK reforçados com fibras de carbono incluem principalmente dois produtos, Toray Cetex® TC1200 e Toray Cetex® TC1220. O Toray Cetex®TC1200 é um material compósito termoplástico de alto desempenho reforçado com fibras de carbono, que utiliza PEEK termoplástico semicristalino como matriz e tem excelentes propriedades mecânicas.
5, TEIJIN
A Teijin Corporation relatou em 12 de abril de 2023, que seus materiais à base de fibras de carbono reforçadas e poliéter éter cetona (PEEK), como os tecidos de malha termoplástica Tenax (TPWF) e os laminados compósitos termoplásticos Tenax (TPCL), foram certificados pelo NCAMP (National Center for Advanced Materials Performance) em Wichita, Kansas, EUA. Essa qualificação torna a tecnologia de tecidos de fibra de carbono/PEEK e materiais laminados reforçados disponível para uma ampla gama de fabricantes de equipamentos originais, fornecedores de primeiro e segundo nível. Os fabricantes podem usar o banco de dados público do NCAMP para demonstrar equivalência e obter a certificação da FAA a custos mais baixos do que os materiais qualificados.
6, Icotec AG
https://www.icotec-medical.com/
A Icotec AG foi fundada em 1999 e é uma empresa familiar de pequeno a médio porte sediada em Altstätten, Suíça. A Icotec desenvolveu, fabricou e vendeu implantes espinhais não metálicos feitos de BlackArmor®. O material proprietário BlackArmor® da Icotec é composto por fibras de carbono contínuas combinadas com poliéter éter cetona (PEEK), usando a tecnologia exclusiva de moldagem por injeção de fluxo de material compósito (CFM) da Icotec. O BlackArmor@Carbon/PEEK não metálico preparado por ela tem transparência aos raios-X e características similares ao osso natural - duas características básicas otimizadas para o tratamento pós-operatório de pacientes.
7, TenCate
A empresa holandesa TenCate sempre foi uma grande apoiadora e desenvolvedora de materiais compósitos termoplásticos reforçados com fibras contínuas. A empresa lançou uma série de materiais no mercado, incluindo fibra de carbono, fibra de vidro e fibra de aramida reforçada com PEEK, PEI e resina PPS, pré-impregnadas com fibras unidirecionais sob a marca TenCate Cetex®. Em 2018, a TenCate Advanced Composites Holdings (TACHD) foi adquirida pelo Grupo Toray do Japão.
O produto TenCate Cetex® TC1200 utiliza fibras de carbono de módulo padrão ou médio ou fibras de vidro S-2. O teor de vazios do TenCate Cetex TC1200 é muito baixo (<1%). A largura padrão da placa de carbono típica fornecida é de 6 polegadas (75mm), e uma largura opcional de 12 polegadas (305mm) também está disponível. As larguras de fenda estreita para o processamento ATL podem ser obtidas por meio de corte longitudinal secundário.
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