Ткани
Назад

Карбоновая ткань - углеродная материя из сверхпрочных нитей

Опубликовано: 03.01.2021
Время на чтение: 2 мин
0
401
карбоновая ткань

Карбон – ткань технического предназначения, состоящая из углеродных волокон. Превосходит традиционные металлы по многим характеристикам. При крайне малом весе обладает сверхпрочностью, высокой стабильностью и сопротивляемости усталости. Благодаря таким свойствам, карбон незаменим во многих областях: ракето- и авиастроении, энергетике, строительстве, профессиональном спорте.

Описание и суперсвойства ткани

Карбон – это технический материал, сплетенный из тонких нитей углерода и скрепленных клеящими составами. Цвет ткани обычно черный, но чаще с серыми включениями.

На поверхности четко прослеживается геометрический рисунок, образуемый переплетением нитей. Узор бывает разным, все зависит от примененной ткацкой техники.

Карбон необычайно легкий, одновременно прочный, устойчивый к сверхвысоким температурам, механическим нагрузкам. Хорошо укладывается на выпуклые поверхности, поддается резке, долго служит без ущерба свойствам и внешнему виду.

Факт. Детали из карбоновой ткани жестче конструкционной стали на 14 %, алюминия – на 18%.

Изготовление и состав

Карбоновое полотно делают из тончайших нитей углерода диаметром 3-15 мкм, которые получают из полимерных материалов или органических волокон методом окисления, т. е. термической обработкой. Обугливание проводится в воздушной среде на протяжении суток при постоянной температуре 250 °C.

Затем углеродное волокно подвергают карбонизации. Материал помещают в автоклав с инертным газом, прокаливают при 800-1500 °C. Во время термической обработки происходит пиролиз: из волокон уходят летучие компоненты, а в структуре образуются новые связи. Далее готовый продукт проходит графитизацию – максимальное насыщение углеродом в автоклаве с инертным газом при 1600-3000 °C. Чем выше температура и дольше процесс, тем качественней, прочней становится волокно.

лыжи из карбона

В зависимости от примененной технологии углеродные нити бывают резаными короткими или непрерывными (наматываются на бобины).

Изготовление углепластиковой ткани начинается с карбоновой сетки, для которой используются разные способы плетения: полотняное, саржевое, жаккардовое, сатиновое. Чтобы придать углепластику прочность и надежность, нити укладывают под определенным углом, меняя его каждый раз в следующем слое.

Готовое основовязаное полотно карбона скрепляют клеящими составами. Обычно применяются различные смолы: полиэфирные, винилэфирные, эпоксидные.

В производстве карбоновой ткани используют два метода:

СпособОсобенности
МокрыйПодготовленную сетку из волокон укладывают в автоклав в специальную форму. Пропитывают эпоксидными смолами, затем подвергают давлению свыше 10 атм. и полимеризации при 150 °C
СухойДля отвержения волокон используют более высокое давление – до 32 атм., температуру 200 °C. Благодаря этому получают карбон слоем 0,5 мм – тоньше, чем при мокром способе.

Справка. Углеродные нанотрубки – усовершенствованный вид углепластика. Небольшой отрезок нити диаметром 1 мм выдерживает груз 20 т!

В зависимости от предназначения основовязаной ткани, углеродные волокна подвергаются дополнительному армированию. Процесс проводят с помощью каучука, кевлара, пр. материалов.

Сильные и слабые стороны

Углеродная ткань обладает массой преимуществ по сравнению со стеклопластиком и другими материалами. Стоимость ее выше, поскольку производится по сложной многоступенчатой технологии с использованием дорогостоящих добавок на специальном оборудовании.

Достоинства карбоновой ткани:

  1. Небольшой вес по сравнению с металлами.
  2. Высокая термостойкость: выдерживает без деформации и потери свойств подогрев до 2000 °C.
  3. Безопасность: при ударах крошится, а не рассыпается на острые осколки.
  4. Демпфирующая способность: карбон отлично гасит вибрацию.
  5. Высокая теплоемкость.
  6. Высокая степень упругости, прочности на разрыв.
  7. Декоративный внешний вид.

карбоновые коврики

Если сравнивать с металлом или стекловолокном, то у ткани из углеродного волокна обнаруживаются недостатки:

  1. Уязвимость к точечным ударам.
  2. Сложность ремонта царапин, трещин, сколов.
  3. Неустойчивость к ультрафиолету: выгорает под солнечными лучами, поэтому нуждается в лакированном или эмалевом защитном покрытии.
  4. Сложность, длительность и дороговизна изготовления.
  5. Подверженность коррозии в местах стыка с металлом, поэтому в этих участках требуются стекловолоконные вставки.
  6. Сложность и затратность повторного использования.

Применение необычной ткани

Изначально карбон материал задумывался для космической сферы. Но вскоре углеродное волокно оказалось незаменимым в других областях. Сегодня карбон применяется практически во всех сферах, где требуются особо прочные и надежные материалы.

Основные области использования ткани карбон:

  • авиационная промышленность;
  • изготовление деталей для спортивных машин;
  • энергетика;
  • теплоизоляционная продукция;
  • производство медтехники;
  • спортивное оборудование, снаряжение;
  • строительство.

Благодаря уникальной гибкости, ткань удобна для раскроя, резки, пропитки различными составами. Заготовки из карбона поддаются шлифовке, полировке и окрашиванию. Ткань применяется для изготовления промышленных и самодельных вещей.

К сведению. Карбон часто используется автомобилистами в декоративных целях. Элементы и вставки наклеиваются на машину для создания запоминающегося образа. В дизайне появился термин "под карбон", подразумевающий узор в черно-серую шахматку.

Заключение

Углеткань карбон по праву считается передовым материалом, поскольку обладает уникальными эксплуатационными характеристиками. Ученые, постоянно работающие над его усовершенствованием, не зря считают, что за ним будущее.

автор статей
Автор:
Захарова Нина Афанасьевна
Поделиться
Похожие записи
Комментарии:
Комментариев еще нет. Будь первым!
Имя
Укажите своё имя и фамилию
E-mail
Без СПАМа, обещаем
Текст сообщения
Отправляя данную форму, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и правилами нашего сайта.
Adblock
detector