Изготовление карбона в домашних условиях

Содержание

Когда выбираем колесо…

И в завершение темы, устройство автомобильного колеса, несколько слов о маркировке шин и дисков. Вы наверняка замечали, что на боковинах покрышек нанесено множество разных символов – все они нужны для того, чтобы правильно подобрать резину для автомобиля.

Основными параметрами являются ширина и высота профиля, разновидность шины и посадочный диаметр. Для диска важными значениями считаются его диаметр, ширина обода, а также расстояние между поперечной осью и плоскостью крепления к ступице – так называемый вылет.

Расшифровка индексов нагрузки и скорости:

Как видите, друзья, об автомобильном колесе можно рассказать очень много полезного, хотя на первый взгляд оно и не выглядит такой уж сложной конструкцией.

Надеюсь, вам было интересно! До новых встреч на блоге и не забывайте подписываться!

Обзор ассортимента XPS CARBON от ТЕХНОНИКОЛЬ

Для создания теплоизоляции, оптимально соответствующей запросам потребителей, компания изготовила экструдированный пенополистирол нескольких видов.

1. CARBON SOLID — плиты для транспортных развязок, кровли и фундамента. Материал обеспечивает прочное и жесткое основание, не поглощающее влагу. Плотность 50-60 кг/м3, прочность на сжатие 700 МПа.
2. CARBON PROF — в процессе изготовления в пенополистирол добавлены наночастицы графита, которые придают материалу особую прочность и обеспечивают самую низкую теплопроводности среди модификаций Карбона. Утеплитель используется профессиональными строителями при изоляции кровли торговых центров и жилых комплексов. Материал применяется при монтаже фундамента и пола по грунту. Добавление маркировки RF означает обработку плит антипиренами, улучшающими пожарную безопасность.
3. CARBON PROF SLOPE — набор плит, рассчитанных на создание уклона кровли от 1,7 до 8,3%. Использование утеплителя позволяет обеспечить сток воды и изменить ее направление около вентиляционных шахт и светильников. Клиновидные плиты исключают «мокрые» процессы под стяжку и ускоряют монтаж кровли.
4. CARBON ECO — материал обеспечивает качественную теплоизоляцию и защиту от влаги и пара. Благодаря экологической чистоте он распространен в частном строительстве. Безопасность утеплителя подтверждена в лаборатории. При производстве экструзионный пенополистирол насыщается наноуглеродом, что придает плитам серебристый оттенок и дополнительную эффективность при изоляции объектов. Материал с маркировкой FAS имеет шероховатую поверхность, которая обеспечивает улучшенную адгезию со слоем штукатурки. Выемка по периметру плиты облегчает монтаж и исключает мостики холода. Добавка антипирена снижает возможность возгорания теплоизоляции. Этот тип утеплителя используется для фасадов коттеджей.

Продукция под маркой SP является специальной разработкой для конструкции под названием «шведская плита». Использование материала ECO SP позволяет ускорить монтаж и снизить теплопотери фундамента. Значительная толщина плит, составляющая 100 мм, дает возможность обеспечить качественное утепление основания и выровнять пол под финишное покрытие. Чтобы материал выдержал предполагаемую нагрузку, его прочность на сжатие составляет 400 кПа. XPS DRAIN — продукция Технониколь, созданная для изоляции фундамента. Плиты с нулевым водопоглощением используются для устройства дренажа и отвода грунтовых и дождевых вод.

Разновидности карбоновой пленки

По качеству имитации карбонового композита данный материал разделяют на несколько категорий:

• Самый недорогой и простой в производстве тип обозначается индексом «2D». Такая пленка имитирует поверхность композита только визуально, поскольку ее декоративный слой представляет собой просто картинку.
• Покрытие класса «3D» имитирует не только окраску поверхности, но и текстуру на ощупь. Для создания такого эффекта в декоративный слой вводят рельефные элементы. Проведя рукой по поверхности такой пленки, можно ощутить узкие полоски. Внешний вид поверхности меняется при взгляде под разными углами. Эти эффекты позволяют более полно имитировать текстуру композита.
• Профессиональная пленка «4D» – новое слово в искусстве имитации. Ее отличие состоит в том, что рельефные элементы имеют форму не полос, а полусфер, что позволяет передать текстуру карбонового композита более точно. Пленка «Карбон 4D» почти не встречается в розничной продаже. Ее можно заказать в крупных специализированных магазинах или тюнинг-сервисах.

Пленка от разных производителей обеспечивает разное качество имитации даже внутри одного класса качества. Так, материал «карбон 3D» от компании Eclat отличает пониженная зернистость по сравнению с пленками этого же класса от 3M или Graphjet. Оценить качество каждой пленки и выбрать оптимальный вариант помогут демонстрационные образцы. Посмотреть их можно в магазине, торгующем пленкой, или в сервисе, занимающемся наклеиванием такого покрытия.

Необходимые инструменты

История

Впервые получение и применение углеродных волокон было предложено и запатентовано в 1880 г. американским изобретателем Эдисоном для нитей накаливания в электрических лампах. Эти волокна получались в результате пиролиза хлопкового или вискозного волокна и отличались высокой пористостью и хрупкостью.

Вторично интерес к углеродным волокнам появился, когда велись поиски материалов, пригодных для использования в качестве компонентов для изготовления ракетных двигателей. Углеродные волокна по своим качествам оказались одними из наиболее подходящих для такой роли армирующими материалами, поскольку они обладают высокой термостойкостью, хорошими теплоизоляционными свойствами, коррозионной стойкостью к воздействию газовых и жидких сред, высокими удельными прочностью и жёсткостью.

Углеродное волокно 3К, 12К, 24К

В 1958 г. в США были получены УВ на основе вискозных волокон. При изготовлении углеродных волокон нового поколения применялась ступенчатая высокотемпературная обработка гидратцеллюлозных (ГТЦ) волокон (900 °C, 2500 °C), что позволило достичь значений предела прочности при растяжении 330—1030 МПа и модуля упругости 40 ГПа. Несколько позднее (в 1960 г.) была предложена технология производства коротких монокристаллических волокон («усов») графита с прочностью 20 ГПа и модулем упругости 690 ГПа. «Усы» выращивались в электрической дуге при температуре 3600 °C и давлении 0,27 МПа (2,7 атм). Совершенствованию этой технологии уделялось много времени и внимания на протяжении ряда лет, однако в настоящее время она применяется редко ввиду своей высокой стоимости по сравнению с другими методами получения углеродных волокон.

Почти в то же время в СССР и несколько позже, в 1961 г., в Японии были получены УВ на основе полиакрилонитрильных (ПАН) волокон. Характеристики первых углеродных волокон на основе ПАН были невысоки, но постепенно технология совершенствовалась и уже через 10 лет (к 1970 г.) были получены углеродные волокна на основе ПАН-волокон с пределом прочности 2070 МПа и модулем упругости 480 ГПа. Тогда же была показана возможность получения углеродных волокон по этой технологии с ещё более высокими механическими характеристиками: модулем упругости до 800 ГПа и пределом прочности более 3 ГПа. УВ на основе нефтяных пеков были получены в 1970 г. также в Японии.

Углеродная ткань плотностью 200 гр/м2

Чэнь и Чун исследовали эффект углеродного волокна с добавкой кремнезема на усадку при высыхании бетона и пришли к выводу, что объемное соотношение углеродного волокна в количестве 0,19% (при средней длине волокна 5мм и диаметре 10 мкм) с отношением микрокремнезема, равным 15% от массы цемента, вызывало снижение усадки при высыхании до 84%. Исследователи обнаружили, что использование углеродного волокна с микрокремнеземом позволяет улучшить такие свойства, как прочность при сжатии и химическая стойкость.

Алхадиси Абдул Кадир и др. исследовали влияние добавки углеродного волокна на механические свойства легкого бетона. Волокно было добавлено в соотношении 0,5% 0,1%, 1,5% по объему. Все составы характеризовалось повышенной прочностью на сжатие и прочностью на разрыв, а также сопротивлению изгибу около 30% , 58% и 35%, соответственно, по сравнению с эталонной смеси.

Формы изготовления

В первую очередь это термоустойчивые текстильные изделия, среди которых можно выделить ткани, нити, трикотаж, войлок и т. д. Более технологичным направлением является изготовление композитов. Пожалуй, это наиболее широкий сегмент, в котором представлено волокно углеродное как основа изделий для серийного производства. В частности, это подшипники, термоустойчивые узлы, детали и различные элементы, которые работают в условиях агрессивных сред. Преимущественно композиты ориентированы на рынок автомобилестроения, однако и строительная область довольно охотно рассматривает новые предложения от изготовителей данного химволокна.

Виды волокон карбона. Полотно

Волокна могут быть короткими, резаными, их называют «штапелированными», а могут быть непрерывные нити на бобинах. Это могут быть жгуты, пряжа, ровинг, которые затем используются для изготовления тканого и нетканого полотна и лент. Иногда волокна укладываются в полимерную матрицу без переплетения (UD).

Так как волокна отлично работают на растяжение, но плохо на изгиб и сжатие, то идеальным вариантом использования углеволокна является применение его в виде полотна Carbon Fabric. Оно получается различными видами плетения: елочкой, рогожкой и пр., имеющими международные названия Plain, Twill, Satin. Иногда волокна просто перехвачены поперек крупными стежками до заливки смолой. Правильный выбор полотна по техническим характеристикам волокна и виду плетения очень важен для получения качественного карбона.

В качестве несущей основы чаще всего используются эпоксидные смолы, в которых полотно укладывается послойно, со сменой направления плетения, для равномерного распределения механических свойств ориентированных волокон. Чаще всего в 1 мм толщины листа содержится 3-4 слоя .

3.Связующие

В качестве матриц (связующих) при изготовлении судовых конструкций используются преимущественно эпоксидные н полиэфирные синтетические смолы .

Эпоксидные смолы используются двух типов: термопласты и реактопласты. Термопласты все еще находятся в стадии разработки из-за их высокой стоимости. Чаще всего используют смолы реактопласты, которыми пропитывают углеродистые волокна, а после подвергают нагреванию. Процесс, когда волокно и смолу соединяют в матрице, называют полимеризацией .

До момента отверждения связующее остается вязкотекучей жидкостью. В определенных условиях (при повышении температуры, добавлении иницирующих реакцию веществ и т. п.) молекулы этой жидкости взаимодействуют между собой, образуя большие пространственные молекулы, вследствие чего вся масса связующего необратимо отверждается — затвердевает.

Сравнительно новым классом термостойких высокомолекулярных соединений являются полиамидные смолы. Их главное отличие от полиэфирных и эпоксидных смол заключается в более высоких механических характеристиках и большей стойкости к окислению при высоких температурах (после отверждения). Однако применение полиамидных смол требует разработки специальной технологии нзготовлення ПКМ. Основные характеристики перечисленных смол приведены в табл. 1 .

Состав и физические свойства

Важнейшей из характеристик углеволокна остается его исключительная тепловая стойкость. Даже если вещество прогрето до 1600 — 2000 градусов, то при отсутствии кислорода в окружающей среде его параметры не поменяются. Плотность этого материала, наряду с обычной, бывает и линейной (измеряется в так называемых тексах). При линейной плотности 600 tex масса 1 км полотна будет составлять 600 г

Критически важное значение во многих случаях имеет и модуль упругости материала, или, как говорят иначе, модуль Юнга

У высокопрочного волокна этот показатель составляет от 200 до 250 ГПа. Высокомодульное углеволокно, сделанное на базе ПАН, имеет модуль упругости примерно 400 ГПа. У жидкокристаллических решений этот параметр может варьироваться от 400 до 700 ГПа. Модуль упругости вычисляют, отталкиваясь от оценки его величины при растягивании отдельных графитовых кристаллов. Ориентировку атомных плоскостей устанавливают с использованием рентгеноструктурного анализа.

По умолчанию поверхностное натяжение составляет 0,86 Н/м. При обработке материала для получения металлокомпозитного волокна этот показатель вырастает до 1,0 Н/м. Определять соответствующий параметр помогает измерение по способу капиллярного подъема. Температура плавления волокон на базе нефтяных пеков равна 200 градусам. Прядение происходит примерно при 250 градусах; температура плавления других видов волокон прямо зависит от их состава.

Максимальная ширина углеродных полотен зависит от технологических требований и нюансов. У многих производителей она составляет 100 или 125 см. Что касается осевой прочности, то она будет равна:

• у высокопрочных изделий на базе ПАН от 3000 до 3500 МПа;
• у волокон со значительным удлинением строго 4500 МПа;
• у высокомодульного материала от 2000 до 4500 МПа.

Теоретические расчеты устойчивости кристалла при растягивающем усилии в сторону атомной плоскости решетки дают оценочную величину 180 ГПа. Ожидаемый предельный практический показатель равен 100 ГПа. Но в экспериментах пока не подтверждено наличие уровня более 20 ГПа. Реальная прочность углеволокна лимитируется его механическими дефектами и нюансами производственного процесса. Установленная в исследованиях на практике прочность к растяжению участка длиной 1/10 мм составит от 9 до 10 ГПа.

Отдельного внимания заслуживает карбоновое волокно T30. Этот материал применяется в основном в получении удилищ. Такое решение отличается легкостью и отличным балансом. Индекс Т30 обозначает модуль упругости 30 тонн.

Удилище из Карбона? Развенчиваем мифы!

ВАЖНО !

Большинство удилищ, употребляемых сегодня серьезными рыболовами, изготовлено из углепластика. Все о нем говорят, но мало кто в нем разбирается. Что же это за штука?

Углепластики — это некоторые виды полимерных композиционных материалов (известных также как полимерные композиты и армированные пластики), то есть материалов, в которых полимерное связующее (матрица) армировано (усилено) наполнителями различной природы.

По структуре наполнителя углепластики подразделяют на:

— волокнистые (армированные волокнами и нитевидными кристаллами);

— слоистые (армированные пленками и т.п.);

— дисперсноармированные (с наполнителем в виде тонкодисперсных частиц)

Говоря об углепластике применительно к удилищам, мы имеем в виду волокнистый композиционный материал из полимерного связующего, армированного углеволокном.

По-английски углеволокно будет «carbon fibre», а интересующий нас материал — «carbon fibre-reinforced polymer (CFRP)».

Но длинные составные английские термины очень часто сокращаются до одного-двух слов, и в обиходе углепластик для удилищ обычно называют «carbon fibre» (по-американски — «carbon fiber») или просто «carbon».

Это сокращение сыграло с рыболовами злую шутку, сосредоточив их внимание на свойствах углеволокна. Но удилища-то делаются вовсе не из чистого углеволокна, а из углепластика, и поэтому свойства использованного волокна — вовсе не единственный и даже не главный фактор, влияющий на характеристики удилища

Кстати, в Америке и в Азии углеволокно нередко называют графитом (graphite), что, строго говоря, неправильно. Вроде бы, ничего страшного, но это вносит еще большую неразбериху в терминологию и вконец запутывает теоретически неподкованных рыболовов, позволяя маркетологам легко морочить им голову. Вот все и говорят об удилищах «из угля», «из карбона», «из графита», а о связующем совсем забывают.

Что такое карбон

Карбон – это тканый материал, нити которого превосходят по прочности алюминий. При производстве они особым образом обрабатываются и формуются.

На основе материала производят следующие конструктивные элементы:

— рама;

— вынос руля;

— руль;

— подседельный штырь.

Это основные компоненты, которые часто подбираются для самостоятельной сборки или модернизации байка.

Есть и другие элементы из композита, но в основном это детали, воспринимающие нагрузки в продольном и поперечном направлении.

В чем плюсы карбоновой рамы

Выделяют несколько преимуществ карбона в сравнении с металлом:

— снижение веса конструкции, при прочих равных обычная рама горного велосипеда оказывается легче до 600 гр;

— прочность. Зависит от положения нитей, например, на перья действуют продольное напряжение, а поперечное снижено, потому нити укладываются вдоль. На каждом конструктивном элементе положение нитей подбирается индивидуально, в зависимости от особенностей нагрузки;

— гашение вибраций. Материал отлично перераспределяет вибрации и удары от неровностей дороги по всей своей поверхности. Однако, на горном велосипеде с амортизаторами и приспущенными шинами эффект будет заметно слабее, чем на дорожнике. Особенно заметен эффект при установке руля и выноса;

—

— даже при длительной эксплуатации композит не теряет своей жесткости. Кроме того, структура не накапливает внутренние напряжения и усталость, то есть структура карбона и его характеристики не зависит от времени.

Усталость металла свойственна алюминиевым и стальным рамам, это свойство подразумевает накопление внутренних напряжений в структуре при длительной эксплуатации;

— ремонтопригодность. При повреждении детали достаточно просто восстановить, причем, восстановленный участок практически не теряет несущих характеристик. Поломки могут происходить при падениях и ударах, карбон плохо держит точечные удары, потому может легко треснуть или даже проломиться.

В чем минусы карбоновой рамы

Недостатки:

— несмотря на свои качества, карбон может ломаться, особенно при точечных ударных воздействиях, не соответствующих положениям нитей. Точечные удары часто приводят к повреждениям, вплоть до серьезных поломок рамы;

— негативным аспектом является цена, один только вынос руля может стоить 6-7 тысяч рублей. Однако, карбон на велосипеде позволяет сэкономить в пределах 1-1,5 кг;

— прикипание. Если неподвижно установить детали из карбона, например, подседельный штырь в раме, то через некоторое время они буквально сливаются в целое. Разъединить их без поломок очень сложно, а для предотвращения этой проблемы необходимо использовать специальные смазки.

Подразделения

Компания Daewoo занималась производством электроники, бытовой техники, автомобилей и оружия. В группу Daewoo входило около 20 подразделений, до распада она была вторым по величине конгломератом в Корее после Hyundai, крупнее LG и Samsung. Группа Daewoo включала несколько главных корпораций:

• Daewoo Electronics — международный производитель электроники (подотрасли Daewoo Electronic Components Co. Ltd, Daewoo Electric Motor Industries Ltd., Orion Electric Co. Ltd.)
• Daewoo International — крупнейшая корейская торговая компания, с 2010 года — дочернее предприятие POSCO
• Daewoo Heavy Industries (DHI) — тяжёлая промышленность
• Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering — судостроение и морская инженерия, ныне — DSME, повторно вошедшая в список на корейской фондовой бирже в 2001
• Daewoo Securities — страхование
• Daewoo Telecom — телекоммуникация
• Daewoo Construction — строительство (строила магистрали, дамбы и небоскрёбы, особенно на Ближнем Востоке и Африке)
• Daewoo Development Company — строительная компания, финансируемая наличными деньгами от группы Daewoo и созданная для развития гостиниц (семь из них выстроены в Корее, Китае, Вьетнаме и Африке). Гостиницы спроектировала жена председателя компании. Самой роскошной была пятизвёздочная ханойская гостиница Daewoo (163 миллиона долларов США) в 1996. Есть поле для гольфа и плавательный бассейн, считающийся наибольшим в Азии.
• Daewoo Motor — производство автомобилей (подотрасль Daewoo Automotive Components Co. Ltd., Daewoo Bus Co., Ltd., Daewoo Commercial Vehicle Co. Ltd.).
• Daewoo Motor Sales — продажа автомобилей Daewoo. В Корее продавались также автомобили GM и другие марки (подотрасли Architectural Iaan Div., SAA-Seoul Auto Auction).
• Daewoo Precision Industries
• Daewoo Textile Co. Ltd.
• IAE (Institute for Advanced Engineering) — комплексный центр исследования и разработок.

Небольшой опрос

Сферы применения карбона

Как уже говорилось, автомобилисты хорошо знают данный материал, благодаря использованию в тюнинговых работах. Высокая оценка практического применения способствовала резкому росту популярности материала. В настоящее время, актуален вопрос перехода от применения в тюнинге к использованию в серийном производстве автомобилей.

Основные характеристики, способствующие расширению сферы использования карбона, являются:

• прочность и легкость материала;
• наличие возможности нанесения декоративного рисунка, способствующего улучшению внешнего вида;
• способность переливаться на свете, благодаря отражению лучей поверхностью многочисленных нитей;
• эксклюзивность цвета и внешнего вида.

Данные способности оценены производителями автомобилей, а также организациями, работающими в автомобильной сфере. Применение карбона для рядовых пользователей означает продвинутые технологии и инновации компании, занимающейся автомобильными усовершенствованиями.

На видео о применении карбона

Следует отметить, что у карбона, относимого к углепластику, есть множество родственных материалов, входящих в ту же группу и обладающих схожими потребительскими характеристиками.

Свойства

УВ имеют исключительно высокую теплостойкость: при тепловом воздействии вплоть до 1600—2000 °С в отсутствие кислорода механические показатели волокна не изменяются. Это предопределяет возможность применения УВ в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного материала в высокотемпературной технике. На основе УВ изготавливают углерод-углеродные композиты, которые отличаются высокой абляционной стойкостью. УВ устойчивы к агрессивным химическим средам, однако окисляются при нагревании в присутствии кислорода. Их предельная температура эксплуатации в воздушной среде составляет 300—370 °С. Нанесение на УВ тонкого слоя карбидов, в частности SiC, или нитрида бора позволяет в значительной мере устранить этот недостаток. Благодаря высокой химической стойкости УВ применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов, изготовления защитных костюмов и др. Изменяя условия термообработки, можно получить УВ с различными электрофизическими свойствами (удельное объёмное электрическое сопротивление от 2·10−3 до 106 Ом/см) и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др.

Активацией УВ получают материалы с большой активной поверхностью (300—1500 м²/г), являющиеся прекрасными сорбентами. Нанесение на волокно катализаторов позволяет создавать каталитические системы с развитой поверхностью.

Обычно УВ имеют прочность порядка 0,5—1 ГПа и модуль 20—70 ГПа, а подвергнутые ориентационной вытяжке — прочность 2,5—3,5 ГПа и модуль 200—450 ГПа. Благодаря низкой плотности (1,7—1,9 г/см³) по удельному значению (отношение прочности и модуля к плотности) механических свойств лучшие УВ превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы. Удельная прочность УВ уступает удельной прочности стекловолокна и арамидных волокон. На основе высокопрочных и высокомодульных УВ с использованием полимерных связующих получают конструкционные углеродопласты. Разработаны композиционные материалы на основе УВ и керамических связующих, УВ и углеродной матрицы, а также УВ и металлов, способные выдерживать более жёсткие температурные воздействия, чем обычные пластики.

Отличия пленки под 3d карбон от углеволокна.

Существует множество отличий пленки от карбоновой ткани. Дело в том, что виниловый 3d карбон и углеволокно абсолютно непохожие по составу материалы. Они производятся на разном оборудовании и предназначены для целей, которые иногда являются взаимоисключающими. В частности, углеродная ткань применяется для облегчения веса деталей, поскольку является очень прочным материалом.

Иначе говоря, настоящий карбон отлично подходит для создания конструкции. Карбоновая пленка, в первую очередь используется для оклейки различных поверхностей

Поэтому важно знать главное сходство этих материалов: необычный узор углеткани. Отличий гораздо больше:

• Карбоновая пленка не выцветает на свету, в отличии от лака которым покрывают углепластик.
• Пленка под карбон хорошо тянется, при этом детали из углеволокна практически не поддаются растяжению.
• Настоящий карбон бывает только черного цвета, пленка под карбон может иметь любые оттенки. Исключение бывает, когда комбинируют стекловолокно и карбоновые нити.
• Цена карбоновой пленки гораздо ниже деталей из настоящего карбона. Например: при одинаковой стоимости можно либо оклеить всю машину винилом, либо изготовить только одну деталь из карбона. А поскольку, часто требуется только стайлинг авто, выбор в пользу самоклеющейся автопленки очевиден.

Производители

Хорошую продукцию поставляют фирмы:

• «Элемаг»;
• Stem Energy;
• «М-Карбо».

О том, как рассчитать мощность кабеля из углеродного волокна, смотрите в видео ниже.

Будущее углеродных волокон

Поскольку некоторые виды углепластиков уже в ближайшее время позволят выпускать изделия, способные сохранять изначальную структуру миллионы лет, многие специалисты предсказывают перепроизводство подобной продукции. Несмотря на это, заинтересованные компании продолжают вести гонку технологических обновлений. И во многом это оправдано, так как свойства углеродных волокон на порядок превосходят аналогичные качества традиционных материалов. Достаточно вспомнить прочность и термостойкость. Исходя из этих достоинств разработчики и осваивают новые направления развития. Внедрение материала, скорее всего, будет охватывать не только специализированные сферы, но и близкие к массовому потребителю области. Например, обычные пластиковые, алюминиевые и деревянные элементы могут заменяться углепластиком, который по целому ряду эксплуатационных качеств будет превосходить привычные материалы.

Применение углепластиков

Углепластик (карбон) имеет невероятно широкую сферу применения. Углеродные материалы и изделия из них можно встретить в самых разнообразных отраслях промышленности.

В строительстве, например, углеродные ткани применяются в Системе внешнего армирования. Использование углеродной ткани и эпоксидного связующего при ремонте несущих конструкций (мостов, промышленных, складских, жилых зданий) позволяет проводить реконструкцию в сжатые сроки и со значительно меньшими трудозатратами по сравнению с традиционными способами. При этом, хотя срок ремонта снижается в разы, срок службы конструкции увеличивается также в несколько раз. Несущая способность конструкции не просто восстанавливается, но и увеличивается в несколько раз.

В авиации углеродные материалы используются для создания цельных композитных деталей. Сочетание легкости и прочности получаемых изделий позволяет заменить алюминиевые сплавы углепластиковыми. Композитные детали, при их весе в 5 раз меньшем, чем аналогичных алюминиевых, обладают большей прочностью, гибкостью, устойчивостью к давлению и некоррозийностью.

В атомной промышленности углепластики используются при создании энергетических реакторов, где основным требованием к используемым материалам является их стойкость к высоким температурам, высокому давлению и радиационная стойкость

Кроме этого, в атомной отрасли особое внимание отдается общей прочности внешних конструкций, поэтому Система внешнего армирования также имеет обширное применение

В автомобилестроении карбон (или углепластик) используется для производства как отдельных деталей и узлов, так и для автомобильных корпусов целиком. Высокое отношение прочности к весу позволяет создавать безопасные, и в то же время экономичные автомобили: снижение веса автомобиля за счет углепластиков на 30 % позволяет снизить выброс CO2 в атмосферу на 16% (!), благодаря снижению расхода топлива в несколько раз.

В гражданской аэрокосмической отрасти композиционные материалы занимают очень прочные позиции. Высокие нагрузки космических полетов ставят соответствующие требования и материалам, которые используются при производстве деталей и узлов. Углеродные волокна и материалы из них, а также из карбидов работают в условиях высоких температур и давления, при высоких вибрационных нагрузках, низких температурах космического пространства, в вакууме, в условиях радиационного воздействия, а также воздействия микрочастиц и т.п.

В судостроении высокая удельная прочность, коррозионная стойкость, низкая теплопроводность, немагнитность и высокая ударостойкость делают углепластики лучшим материалом для проектирования и создания новых материалов и конструкций из них. Возможность сочетать в одном материале высокую прочность и химическую инертность, а также вибро-, звуко- и радиопоглощение обуславливает выбор именно этого материала для изготовления конструкций различных видов гражданских судов.

Одной из наиболее значимых областей применения углеродных материалов в мировой практике является ветроэнергетика. В нашей стране эта отрасль находится, по сути, в стадии зарождения, в то время как во всем мире ветряки появляются и в незаселенных районах, и в прибрежных зонах, и на морских платформах. Легкость и непревзойденные показатели прочности на изгиб углепластиков позволяют создавать более длинные лопасти, которые, в свою очередь, обладают большей энергопроизводительностью.

В железнодорожной отрасли углепластики имеют широкое применение. Легкость и прочность материала позволяет облегчить конструкцию железнодорожных вагонов, снизив тем самым общий вес составов, что позволяет в дальнейшем как увеличивать их длину, так и улучшать скоростные характеристики. В то же время углепластики могут использоваться и при строительстве железнодорожного полотна и прокладке железнодорожных проводов: высокие показатели прочности на изгиб позволяют увеличивать длину проводов, сокращая необходимое количество опор и в то же время снижая риск их провисания.

Композиционные материалы интенсивно входят в привычный мир каждого человека. Из них создаются многие товары народного потребления: предметы интерьера, детали бытовых приборов, спортивная экипировка и инвентарь, детали ЭВМ и многое другое .

Особенности монтажа экструзионного пенополистирола компании Технониколь

Для утепления фундамента оптимальный вариант плиты CARBON DRAIN. С внешней стороны материала имеются бороздки для стекания воды. Теплоизоляция крепится на слой битумной мастики, не имеющей в составе растворителей. До уровня земли утеплитель не нуждается в покрытии, но цокольный этаж потребует нанесения декоративного слоя штукатурки.

Монтаж изоляционных плит на стены здания происходит при помощи клея, наносимого точечно или полосами. Дополнительную фиксацию обеспечивают тарельчатые пластиковые дюбеля. Их берется 4-5 штук на плиту. Укладывание листов изоляции выполняется в шахматном порядке, швы задуваются пеной. Утеплитель требует защиты слоем штукатурки. Для прочной адгезии под раствор крепится армирующая сетка.

Утепление пола изделиями CARBON ECO особенно актуально для первого этажа здания. Укладывание плит производится после создания песчано-щебневой отсыпки и покрытия ее слоем гидроизоляции. Материал в области стыков проклеивается скотчем или полностью накрывается полиэтиленом. Эта процедура предотвращает попадание цементного раствора между листами XPS. Сверху теплоизоляции крепят в два слоя гипсокартон или выполняют бетонную стяжку под финишное покрытие. При монтаже «теплого пола» греющий кабель раскладывается на плитах утеплителя, и заливается цементным раствором.

Теплоизоляция плоской кровли плитами Карбон начинается с предварительного наплавления гидроизоляции. Плиты укладываются на рулонное полотно с разбежкой швов. Сверху материал накрывается балластом, например, гравием.

Свойства

УВ имеют исключительно высокую теплостойкость: при тепловом воздействии вплоть до 1600—2000 °С в отсутствие кислорода механические показатели волокна не изменяются. Это предопределяет возможность применения УВ в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного материала в высокотемпературной технике. На основе УВ изготавливают углерод-углеродные композиты, которые отличаются высокой абляционной стойкостью. УВ устойчивы к агрессивным химическим средам, однако окисляются при нагревании в присутствии кислорода. Их предельная температура эксплуатации в воздушной среде составляет 300—370 °С. Нанесение на УВ тонкого слоя карбидов, в частности SiC, или нитрида бора позволяет в значительной мере устранить этот недостаток. Благодаря высокой химической стойкости УВ применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов, изготовления защитных костюмов и др. Изменяя условия термообработки, можно получить УВ с различными электрофизическими свойствами (удельное объёмное электрическое сопротивление от 2·10−3 до 106 Ом/см) и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др.

Активацией УВ получают материалы с большой активной поверхностью (300—1500 м²/г), являющиеся прекрасными сорбентами. Нанесение на волокно катализаторов позволяет создавать каталитические системы с развитой поверхностью.

Обычно УВ имеют прочность порядка 0,5—1 ГПа и модуль 20—70 ГПа, а подвергнутые ориентационной вытяжке — прочность 2,5—3,5 ГПа и модуль 200—450 ГПа. Благодаря низкой плотности (1,7—1,9 г/см³) по удельному значению (отношение прочности и модуля к плотности) механических свойств лучшие УВ превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы. Удельная прочность УВ уступает удельной прочности стекловолокна и арамидных волокон. На основе высокопрочных и высокомодульных УВ с использованием полимерных связующих получают конструкционные углеродопласты. Разработаны композиционные материалы на основе УВ и керамических связующих, УВ и углеродной матрицы, а также УВ и металлов, способные выдерживать более жёсткие температурные воздействия, чем обычные пластики.

Заключение