Иконка «Поделиться»
Иконка ВК в формате SVGИконка Одноклассники в формате SVGИконка Telegram в формате SVGИконка WhatsApp в формате SVGИконка копирования
статьи
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023
Иконка глаза в формате SVG1030
5
1

Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения

Карбон: что это, характеристики, методы производства, сфера применения

Другие названия карбона — углепластик, углевоклокно, углеткань (перейти к товарам). Это композитный материал (перейти к товарам), который состоит из углеродного волокна в матрице из полимерных смол.

Главная характеристика карбона и его основное достоинство — чрезвычайная прочность вплоть до 1500 кг/куб. м при очень малом весе. Прочность углепластика зачастую превышает таковую у стали, включаю конструкционную легированную. Однако, поскольку его стоимость довольно высокая, целиком что-либо из него производят редко — чаще используют как вспомогательный элемент при конструировании различных деталей и изделий.

Сырьевым материалом для производства углеродного волокна служит полиакрилонитрил — материал, напоминающий по внешнему виду белую шерсть. Если упростить, можно сказать, что углепластик производится из этой шерсти, легко ломающейся, но прочной на растяжение. Из нитей плетется ткань, которая затем обрабатывается полимерной смолой (перейти к товарам), поэтому углеткань — другое популярное название карбона.

Подобное «шерстяное» сырье предварительно несколько раз нагревают в инертной среде и насыщают углеродом в рамках процедуры под названием «графитизация», что позволяет изменить его молекулярную структуру. Результат — упрочнение связи между атомами, благодаря чему углеродное волокно становится максимально прочным.

Само сырье производится из органических или химических волокон. Например, это может быть вискоза, которую окисляют при температуре 250 °C на протяжении суток, затем карбонизируют в среде аргона или азота, затем графитизируют при температуре до 3000 °C. Произведенное из таких нитей волокно практически целиком состоит из углерода.

Основные характеристики карбона — его прочность. Особенно славится углеродное волокно прочностью на разрыв, которая достигает 1800 мПа. Материал также прекрасно выдерживает температуру до 2000 °C.

Недостаток углеродного волокна — его хрупкость. При ударе оно может раскрошиться, причем ремонтировать его невозможно. На ультрафиолете может утратить первоначальный цвет. Но положительные качества карбона перекрывают его недостатки, поэтому он продолжает быть востребованным материалом, в том числе в высокотехнологичных сферах — например, аэрокосмической и автомобильной.

Существуют несколько технологий производства углеткани.

  • Вакуумбэгинг — с использованием вакуумного мешка, армирующего материала, впитывающего и перфорированного слоя, жертвенной ткани (перейти к товарам), а также вакуумного полотна (перейти к товарам). Как правило, такой метод применяется для создания небольших недорогих изделий.
  • Вакуумная инфузия — такой метод подходит для создания сравнительно больших деталей. Особенно хорош он для изделий, которые должны быть идеально гладкими. В отличие от вакуумбэгинга, в процессе работы пары смолы остаются внутри рабочей камеры, поэтому он не такой потенциально опасный для персонала.
  • С препрегом (перейти к товарам) — заготовкой, пропитанной армирующим материалом. Карбон с препрегом изготавливается в автоклаве (перейти к товарам) с высоким давлением и температурой. Обычно именно такая методика применяется для создания высокопрочных деталей, в том числе подходящих для использования в болидах «Формулы 1». Препреги необходимо хранить в морозильнике.

Есть и несколько особых технологий, которые используются для создания конкретных деталей. Например, трубчатые изделия производятся из препрегов, наматываемых на цилиндрическую оправку, которые затем отправляются в термошкаф, где полимеризуются. Подходит только для трубок небольшого диаметра.

Другая технология — так называемая намотка нитями по «сухому» или «мокрому». В последнем случае волокна пропитываются связующим веществом.

И наконец, карбон может производится методом протяжки, с использованием нитей и жгутов. С его помощью создаются однонаправленные профили.

Карбон легче алюминия, при этом он не подвержен коррозионному разрушению, прочен и эстетичен. Этим обусловлены сферы его использования: из углепластика делают детали самолетов, укрепляют бетонные конструкции, выполняют элементы кораблей. Он востребован в ветроэнергетике и железнодорожном строительстве. Как упоминалось выше, из него создают детали гоночных автомобилей, потому что он легкий и прочный. В среде автовладельцем карбон применяется для тюнинга машин.

Из углеткани делают струны для музыкальных инструментов, элементы рыболовной оснастки, протезы, спортивный инвентарь, вязальные спицы. В действительности, это универсальный материал — за счет прочности и эстетичности он подходит практически для любой сферы.


Комментарии

Пока никто не оставлял здесь комментариев.

Новый комментарий
 
Комментарии проходят модерацию перед размещением

Читайте также

Стекловолокно: что это, методы производства, сферы применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG121
1
Стекловолокно: что это, методы производства, сферы применения

Стекловолокно — материал, который создается из стекла. В его основе лежит кварцевый песок, также используются битые, испорченные и бракованные стеклянные изделия, которые могут быть полностью переработаны. В отличие от обычного стекла, стекловолокно легко гнется, что позволяет ткать из него стеклоткань...

Композиты: что это, особенности, технология производства
Иконка календаря в формате SVG09.06.2023Иконка глаза в формате SVG997
1
Композиты: что это, особенности, технология производства

В композитных материалах соединяются два или более компонента с разными физическими и химическими свойствами. Они никогда не смешиваются и не приобретают однородность: между ними есть заметная граница. Их сочетают для того, чтобы итоговый материал приобрел улучшенные свойства...

Базальтовое волокно: что это, виды, методы производства, сфера применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG88
1
Базальтовое волокно: что это, виды, методы производства, сфера применения

Среди армирующих волокон выделяется базальтовое — расщепленная на тонкие нити порода. Будучи натуральным минеральным материалом, базальтовое волокно обладает сроком службы порядка 100 лет, при этом совершенно безвредно для человека и других живых существ. Это экологичный теплоизолятор, на основе которого производится, например, активно используемая в конструкционной работе базальтовая ткань...

Армирующее волокно: что это, виды, сфера применения
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG119
1
Армирующее волокно: что это, виды, сфера применения

Композитные материалы состоят из нескольких веществ. Из каждого берется лучшее — таким образом получается материал, который обладает нужной прочностью, устойчивостью к агрессивным средам, легкостью, негорючестью и другими характеристиками. Армирующее волокно — это компонент, который добавляется в конструкционные материалы для улучшения их свойств...

Кевлар: что это, основные виды
Иконка календаря в формате SVG30.11.2023Иконка глаза в формате SVG189
1
Кевлар: что это, основные виды

Кевлар или кевраловая ткань — синтетический материал, который используется преимущество для изготовления различных деталей и спецодежды, в том числе бронежилетов. Основа — полипарафенилен-терефталамид. Собственно «Кевлар» (Kevlar) — название торговой марки, а не самого материала. Производителем является фирма «Дюпон»...

​Хлопковое волокно
Иконка календаря в формате SVG26.01.2024Иконка глаза в формате SVG39
1
Хлопковое волокно: преимущества и способы применения

Хлопковое волокно получается путем объединения двух или более компонентов, которые имеют разные физические и химические параметры. Варьируя состав, можно добиться улучшения характеристик одного из материалов, совмещения полезных особенностей каждого из компонентов и даже достичь синергии — получить такие свойства, которые не присущи каждому компоненту по отдельности. В составе композитов обычно различают две фазы...

Разделы из материала

Товар добавлен в заказ