Углеродное волокно - это то, на что оно похоже углерод. Но эти волокна являются лишь основой. То, что обычно называют углеродным волокном, представляет собой материал, состоящий из очень тонких нитей атомов углерода. При соединении с полимерной полимерной смолой под воздействием тепла, давления или в вакууме композитный материал образуется как прочный, так и легкий.
Подобно ткани, бобровым плотинам или стулу из ротанга, прочность углеродного волокна заключается в переплетении. Чем сложнее плетение, тем прочнее будет композит. Полезно представить проволочный экран, который переплетен с другим экраном под углом, и другой под немного другим углом и т. д. с каждым проводом на каждом экране из углеродного волокна пряди. Теперь представьте себе эту сетку экранов, пропитанную жидким пластиком, а затем спрессованную или нагретую до слияния материала. Угол плетения, а также смола используется с волокном, будет определять прочность всего композита. Смола чаще всего является эпоксидной, но также может быть термопластичной, полиуретановой, виниловый эфир или полиэфир.
Альтернативно, можно отливать форму и наносить на нее углеродные волокна. композит из углеродного волокна затем разрешается отверждать, часто с помощью вакуумного процесса. В этом методе пресс-форма используется для достижения желаемой формы. Этот метод предпочтителен для несложных форм, которые необходимы по требованию.
Материал из углеродного волокна имеет широкий спектр применения, так как он может быть сформирован с различной плотностью в неограниченных формах и размерах. Углеродное волокно часто формуют в трубки, ткани и ткани и могут быть изготовлены по индивидуальному заказу из любого количества составных частей и деталей.
Распространенные виды использования углеродного волокна
- Высококачественные автомобильные компоненты
- Велосипедные рамы
- Удочки
- Подошвы для обуви
- Бейсбольные биты
- Защитные чехлы для ноутбуков и айфонов
Более экзотическое использование можно найти в:
- Аэронавтика и авиакосмическая промышленность
- Нефтегазовая промышленность
- Беспилотные летательные аппараты
- спутники
- Гоночные машины Формулы-1
Некоторые утверждают, однако, что возможности для углеродного волокна ограничены только спросом и воображением производителя. Теперь даже можно найти углеродное волокно в:
- Музыкальные инструменты
- Мебель
- Изобразительное искусство
- Структурные элементы зданий
- Мосты
- Лопасти ветротурбины
Если бы можно было сказать, что углеродное волокно имеет какие-либо недостатки, это Стоимость производства. Углеродное волокно нелегко массово производить и поэтому очень дорого. Велосипед из углеродного волокна легко обойдется в тысячи долларов, и его использование в автомобилестроении по-прежнему ограничено экзотическими гоночными автомобилями. Углеродное волокно популярно в этих изделиях, а другие из-за его отношения веса к прочности и его устойчивости к пламени настолько, что существует рынок синтетики, которая выглядит как углеродное волокно. Однако имитация часто представляет собой только частично углеродное волокно или просто пластик, выполненный в виде углеродного волокна. Это часто происходит в защитных кожухах для компьютеров и другой мелкой бытовой техники.
Положительным моментом является то, что детали и изделия из углеродного волокна, если они не повреждены, будут в буквальном смысле длиться вечно. Это делает их хорошей инвестицией для потребителей, а также держит продукты в обращении. Например, если потребитель не желает платить за набор совершенно новых гольф-клубов из углеродного волокна, есть вероятность, что эти клубы появятся на вторичном рынке подержанных товаров.
Углеродное волокно часто путают с стекловолокнои хотя есть сходства в производстве и некоторый переход в конечных продуктах, таких как мебель и автомобильные молдинги, они различны. Стекловолокно это полимер это усилено ткаными нитями кварцевого стекла, а не углерода. Углеродные композиты прочнее, а стекловолокно обладает большей гибкостью. И оба имеют различные химические составы, которые делают их лучше подходящими для различных применений.
Переработка углеродного волокна очень сложна. Единственный доступный метод для полной рециркуляции - это процесс, называемый термической деполимеризацией, при котором продукт из углеродного волокна перегревается в бескислородной камере. Освобожденный углерод затем может быть закреплен и использован повторно, и все использованные связующие или армированные материалы (эпоксидная смола, винил и т. Д.) Сгорят. Углеродное волокно также может быть разрушено вручную при более низких температурах, но полученный материал будет слабее из-за укороченных волокон, и, следовательно, вероятно, не будет использоваться в его наиболее идеальном применение. Например, большой кусок трубки, который больше не используется, может быть разделен, а оставшиеся части используются для компьютерных корпусов, портфелей или мебели.
Углеродное волокно является невероятно полезным материалом, используемым в композитах, и оно будет продолжать расти на рынке обрабатывающей промышленности. По мере того, как будет разрабатываться больше методов экономичного производства композитов из углеродного волокна, цена будет продолжать падать, и все больше отраслей будут использовать этот уникальный материал.