Что такое углепластик или карбон?

Какие бывают компаунды

Такие смеси — компаунды бывают холодного отверждения и горячего, что определяется видом отвердителя. Суть процесса отверждения заключается в преобразовании молекулы смолы с реакционноспособными эпоксидными группами (= С — С =) в макромолекулу при реакции с аминами, ангидридами органических кислот, фенолформальдегидными смолами, содержащимися в отвердителях. При введении отвердителей эпоксидные смолы переходят из жидко-вязкого состояния олигомеров в твердое неплавкое и нерастворимое состояние полимеров- полиэпоксидов. То есть молекулы эпоксидной смолы сшиваются и приобретают сетчатую структуру.

Теплостойкость отвержденных компаундов 150… 250 °С.

Наибольшее распространение получили компаунды эпоксидные холодного отверждения, как наиболее простые в использовании. Но они имеют ряд недостатков, которые приводят в дальнейшем к растрескиванию, расслаиванию, пожелтению изготовленных из них деталей автомобиля.

Это обусловлено их низкой стойкостью к воздействию ультрафиолета, высоких температур. Этого можно избежать, если покрыть поверхность лаком, краской и добавив наполнитель. Изделие получится более тяжелым, но зато и более прочным. Для изготовления карбона применяются методы с использованием всех видов компаундов, что определяется размерами детали, навыками и оснасткой.

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.

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.

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:

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

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 .

Какого цвета карбон?

Карбон конечно черного цвета , поэтому что уголь, из которого он производится — изначально черный. Однако карбоновые поверхности можно окрашивать как в процессе производства, так и поверх готовой детали. Чаще всего карбон используют черного или белого цвета ( и оттенков серого) с сохранением оригинального рисунка плетения, чтобы показать, что деталь произведена из карбона.

Окрашивание углеродного компонента в цвет придает поверхности другой яркий вид. Существуют различные варианты получения цветного карбона. Когда окраска происходит в момент создания материала а не наносится поверх — то рисунок волокон сохраняется, что сигнализирует о том, что деталь карбоновая. Этот эффект особенно заметен на солнце.

Если красить поверх — то карбоновый рисунок пропадет. Конечно, если вам важны сами качества карбона а не внешний вид, то деталь можно красить, скрыв карбоновую структуру. Однако не стоит наносить бесцветный лак на карбоновые детали! Лак теряет цветостойкость и желтеет! В качестве альтернативы покраски также есть варианты с цветной смолой.

Отделка или герметизация карбоновых деталей

Конечно, это также имеет решающее значение для внешнего вида и качества прокладки карбоновых деталей, так называемого торца. Это защищает от вредных ультрафиолетовых лучей и других воздействий окружающей среды. Для герметизации вы можете выбрать один глянцевый лак или один из полуматовых лаков Clear.

Какая ткань из углеродного волокна самая прочная?

Для прямого сравнения возьмем тип холста 1 × 1 более естественный но не такой прочный, как материал корпуса 2 × 2 . Почему — это легко объяснить: если углеродные волокна натянуты, они снова попытаются выпрямиться. Однако благодаря особому расположению узора в формате полотняного переплетения волокна могут не просто натягиваться, но и прижиматься друг к другу. В результате ткань с трудом выдерживает сильное давление и разрыв. С плетением 2 × 2 корпуса достигается большая прочность на разрыв .

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.

Достоинства эпоксидных смол и компаундов

Эпоксидные смолы для карбона и компаунды на их основе являются популярным и оптимальным связующим для волокнистых армирующих материалов. И для этого у них есть широкий спектр потребительских и технологических достоинств:

Отличная адгезия к большинству армирующих материалов, наполнителей и подложек;
Большой выбор марок эпоксидных смол и отверждающих агентов с разнообразными техническими параметрами, что позволяет получить после отверждения материалы с широким спектром свойств;
Химическая реакция между эпоксидными смолами и отвердителями протекает без выделения воды и летучих веществ — процесс контролируем и безопасен (необходимо учитывать количество тепла в некоторых рецептурах).
Усадка при отверждении ниже, чем с использованием фенолформальдегидных или полиэфирных смол, и ее величину легко регулировать применением различных наполнителей;
Современные модификации эпоксидных смол дают возможность выбрать марку с определенной температурой, скоростью и временем отверждения, что очень важно при массовом производстве;
Отвержденные компаунды прекрасные диэлектрики с высоким объемным сопротивлением.
Они устойчивы к воздействию воды, высоких температур, кислот и щелочей.

Но изначально эпоксидные смолы применялись только в качестве универсальных клеев, заливки обмоток трансформаторов и двигателей, герметизации стыков электрических кабелей, при изготовлении моделей и форм.

При появлении углеродного полотна и с развитием композиционных материалов эпоксидные смолы нашли широкое применение при изготовлении углепластиков. Поэтому наряду с использованием эпоксидных компаундов в качестве клеев они находят применение при получении слоистых пластиков и волокнисто-намоточных композитов в электронной, химической, автомобильной промышленности и при изготовлении спортивного инвентаря.

Достоинства

• Обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать большие компрессионные нагрузки, можно делать менее густую армированную сетку или брать для этой цели прутья тоньше.
• Пластик в 10 раз легче металла, что облегчает и удешевляет перевозку.
• Для монтажа сетки и нарезки прутьев не нужна сварочная аппаратура, что упрощает сборку и позволяет экономить на оборудовании.
• Не реагирует со щелочью и не поддается коррозии.
• Хорошо переносит низкие температуры и не разрушается.
• Обладает долговечностью — служит до 75 лет.

Недостатки арматуры из углепластика

• Высокая стоимость, ее чаще используют в качестве усилителя, опоры в составе конструкции из менее дорогих материалов. Правда, судя по отзывам, композитная арматура дает возможность экономить на перевозке, нарезке и монтаже, в комплексе она получается вполне доступной.
• Может ломаться при ударных нагрузках, а также при попытках её согнуть, то есть требует аккуратного обращения при транспортировке, хранении и собственно монтаже.
• Отличить подделку рядовому потребителю невозможно, для оценки качества требуется особое дорогостоящее оборудование: ультразвук, рентген, оптическая голография и тому подобное.
• Малейшая трещина, невидимая глазу, снижает прочностные характеристики.
• Отсутствие огнестойкости — при 600°C начинает размягчаться, нужны меры по защите на случай пожара.

Правила вязки

Изготавливая арматурную сетку, нужно следить, чтобы соединение прутьев осуществлялось внахлест. Ширина шага должна составлять не более 250 мм. Надежность соединения стыков никак не влияет на качество самого бетона, но лучше их проверять, чтобы сама конструкция не сместилась во время заливки.

Все угловые элементы должны быть зафиксированы при установке каркаса. Если вязка происходит непосредственно в котловане, то опорная конструкция должна быть укреплена сразу, до установки опалубки.

Чтобы ручная вязка происходила достаточно быстро, необходимо заранее подготовить инструменты. Для этого понадобятся кусачки, плоскогубцы, винтовой крючок. Проволоку нужно заранее нарезать на кусочки примерно по 20 см, если диаметр пластиковых стержней не превышает 16 мм. Вязать можно угловыми узлами, двухрядными, крестовыми или мертвыми.

Стоимость по Москве

Цена на углепластковую арматуру зависит от сечения диаметра и не очень отличается от аналогов.

Для домашнего применения: стяжки полов, кирпичной кладки, возведения колонн и прочего, достаточно купить базальтовую арматуру (или углепластиковую) диаметром 4-6 мм.

Сухой препрег

Сухая намотка — более прогрессивный способ, нежели мокрая. При сухом методе для намотки используются препреги из нитей, жгутов и лент. Пропитка и подсушка выполняются на специализированных заводах отдельно от намотки, что позволяет расширить диапазон применяемых полимерных связующих за счет использования различных растворителей. Связующие с растворителями имеют низкую технологическую вязкость, а это позволяет добиться высокого качества в равномерности пропитки.

В процессе с использованием сухого препрега каждое изменение должно происходить отдельно, и дозирование количества смолы должно быть очень точным, чтобы изделия не становились липкими. После придания формы деталям требуется несколько часов для запекания при температуре 120 ° C. Это сложное производство, что и влияет на цену.

Детали из сухого углерода обычно так же дороги, как и детали из влажного углерода. Однако решающим фактором является чрезвычайно высокая потеря веса, вызванная процессом сухого препрега. Поэтому у тюнеров высокого класса нет альтернативы.

Углерод как материал

Он прочный и легкий, но в случае аварии материал может преподнести сюрпризы. Когда Карбон раскалывается, образуется много ядовитой пыли. Когда углепластик начинает гореть, образующиеся микроволокна обладают эффектом асбеста. Выброшенные при пожаре микрочастицы углерода проникают глубоко в легкие.

Сборка рамы

  Рама велосипеда представляет собой замкнутую конструкцию со сложной поверхностью, которая в разных местах имеет различную конфигурацию – в виде цилиндра, тора, или иных криволинейных поверхностей. Для удобства сборки рама подразделяется на отдельные элементы, которые формируются путем наложения листовых заготовок на шаблоны (матрицы), форма которых идентична элементам рамы. Эта работа напоминает изготовление деталей из стеклопластика. Те, кому приходилось делать из него обвесы для своего мотоцикла или машины, смогут сделать это и из карбона.

Листовая заготовка разрезается на фрагменты различной конфигурации и размеров – в зависимости от того, для какой части рамы она предназначена. Причем при нарезании частей учитывается не только конфигурация заготовки, но и расположение нитей в ней. Нарезанные фрагменты раскладываются по коробкам, из которых рабочие подбирают себе куски необходимых размеров.

На сборочных столах имеются ячейки (гнезда), в которых лежат карбоновые фрагменты для определенных деталей. Перед наложением листовых заготовок на матрицу, они разогреваются на подогретой пластине. Матрицу тоже подогревают для придания углепластику эластичности и гибкости. Каждая деталь рамы требует наложения нескольких слоев заготовок. Наиболее простым является изготовление трубчатых частей рамы. Листовой фрагмент просто несколько раз оборачивается вокруг шаблона в виде трубки.

Наиболее сложные в изготовлении – зона каретка и рулевой колонки.

После того как все части рамы сформованы, их укладывают в пластмассовую форму. Во внутреннюю полость рамы вводят эластичной баллон из полиуретана и подкачивают его – чтобы он создавал давление на стенки рамы изнутри. В отверстие каретки и во втулку руля вставляют стальные сердечники. Отрезают излишки карбонового волокна и отправляют подготовленную раму в холодильник, где она ожидает своей очереди на формовку и обжиг в печи.

Формовка

  Для горячего формования раму укладывают в форму. Ввиду сложности конфигурации изделия, форма состоит из различных подвижных частей, которые пододвигаются в нужное положение к раме и фиксируются болтами. Когда все части нижней половины формы находятся на своих местах и зафиксированы, опускается с помощью гидравлики верхняя часть формы. В результате рама оказывается замкнутой со всех сторон.

Затем матрица с рамой отправляется в печь на температурную формовку (обжиг). Благодаря давлению находящегося во внутренней полости рамы полиуретанового баллона, наружная поверхность рамы в точности повторяет конфигурацию формы. Перекрывающие друг друга карбоновые листы сплавляются композитной смолой, образуя монолитную бесшовную поверхность. Излишки углепластикового композита выдавливаются из матрицы.

Финишная обработка

  После охлаждения форма разбирается, и извлекается готовая рама. Впрочем, говорить – «готовая» – еще рано. Ей предстоит финишная обработка – зачистка напильником и рашпилем, шлифовка, полировка и прочее. Во время зачистки и полировки образуется много карбоновой пыли, которая повисает в воздухе. Чтобы избежать ее вдыхания, люди работают в защитных костюмах и масках. Вентиляторы направляют пыльный воздух к стенам, по которым струится вода, смывающая карбоновую пыль.

  Заключительной операцией является тестирование. На раму с определенной высоты бросают груз и измеряют сопротивление удару. Тест показывает, насколько готовое изделие соответствует необходимым требованиям.

  И в завершении небольшое видео о производстве карбоновых рам на заводе Giant:

Плюсы и минусы телескопов

Карбоновое удилище имеет ряд преимуществ по сравнению с другими материалами изготовления бланков. Углеволокно обладает высокой прочностью при минимальном весе, а также обладает «звонкостью», которая так важна в спиннинговой ловле для распознавания осторожных поклевок. Однако не обходится и без недостатков. Карбон требует бережной транспортировки, так как боится ударов, также подобные удочки обычно дороже композитных или углепластиковых.

Остальные материалы имеют следующие отличия:

• Стеклопластик. Имеет максимальный запас прочности, а также устойчив к довольно небрежной транспортировке. Большинство бюджетных удилищ изготавливаются именно из стеклопластика, так как процесс производства в таком случае несколько проще, а сам материал дешевле. Однако сравнительно большой вес готового изделия, а также невысокая чувствительность являются существенными недостатками.
• Композит. Материал является сочетанием карбона, стеклопластика и связующих смол в разных пропорциях. Сочетает в себе как преимущества, так и недостатки карбона и стеклопластика – готовые изделия дешевле и несколько прочнее чем из углеволокна, чуть выше и чувствительность, чем в чисто стеклопластиковых бланках.

Особенности

Названия углеволокно и карбон, а в ряде источников еще и углеродное волокно встречаются очень часто. Но представление о действительных характеристиках этих материалов и возможностях их использования у многих людей достаточно разное. С технической точки зрения, этот материал собран из нитей сечением не менее 5 и не более 15 мкм. Почти весь состав приходится на долю углеродных атомов — отсюда и название. Сами эти атомы сгруппированы в четкие кристаллы, которые образуют параллельные линии.

Подобное исполнение обеспечивает очень большую устойчивость к растягивающему усилию. Волокно из углерода нельзя считать совершенно новым изобретением. Первые образцы похожего материала получал и использовал еще Эдисон. Позднее, в середине ХХ века углеволокно пережило ренессанс — и с этого момента его использование неуклонно возрастает.

Удилища из карбона

Карбон (он же углепластик) является, пожалуй, лучшим материалом для удилища, особенно спиннингового.

Углепластиковые удилища характеризуются отличной чувствительностью при сохранении высоких показателей прочности; также они обладают меньшим весом по сравнению с моделями из стекловолокна.

Каждое карбоновое удилище имеет определенный модуль содержания графита, который обозначается на бланке (М1, М2 и т.п.).

Чем выше уровень содержания графита, тем большей жесткостью и скоростью реакции обладает удилище, тем более дальним будет заброс.

Однако вместе с этим повышается и хрупкость удилища. Какой модели отдать предпочтение – выбор сугубо индивидуальный.

Углепластик

Рабочая температура углепластиков определяется их связующей. Наиболее высокие рабочие температуры имеют стеклопластики на полиимидной основе.
 

Анизотропия свойств углепластиков выражена еще более резко, чем у стеклопластиков.
 

Небольшой слой углепластика также создает достаточный экранирующий эффект. Поэтому в целях экономии дорогостоящего углеродного волокна применяют многослойные материалы, сочетающие слои стекло — и углепластиков, а также композиции на основе смешанных наполнителей. Несмотря на высокую стоимость, углеродные волокна являются перспективным видом наполнителей для электропроводящих пластмасс.
 

Изделия из углепластиков получают такими методами, как намотка и прессование.
 

Отличительной чертой углепластиков является также их высокая статическая и динамическая выносливость, достаточно высокая тепло -, водостойкость и химическая стойкость. По сравнению, например, со стеклопластиками они-обладают повышенной в полтора-два раза теплопроводностью.
 

Области применения углепластиков постоянно расширяются , чему способствует использование, так называемых, комбинированных материалов. Они составляют особый класс конструкций, объединяющих углепластики с другими материалами, например стеклопластиками, алюминием, деревом и пр.
 

Ценное свойство углепластиков — их высокая демпфирующая способность и вибропрочность. По этим показателям углепластики превосходят металлы и некоторые другие конструкционные материалы. Регулировать демпфирующую способность можно, изменяя угол между направлениями армирования и приложения нагрузки.
 

Химическая стойкость углепластиков позволяет применять их в производстве кислотостойких насосов, уплотнений. Углеродные волокна имеют низкий коэффициент трения. Это дает возможность использовать их в качестве наполнителя для различных связующих, из которых делают подшипники, прокладки, втулки, шестерни.
 

При нагревании углепластика с внутренним напряжением и неравновесной деформацией различного рода связи, удерживающие структурные образования композиции в напряженном состоянии, ослабевают или разрушаются.
 

Общим для углепластиков является высокое содержание порошковых углеродных наполнителей, а также смолы горячего отверждения в качестве связующего. В материалах АМС-1 и АМС-3 связующим является эпоксикремний — органическая смола, а в материале АФ-ЗТ — резольная фенолформальдегид-ная смола. Высокую износостойкость углепластикам придает порошок нефтяного кокса, являющийся основным наполнителем. Он создает неупорядоченную структурную решетку, более износостойкую, чем у искусственных графитов. На рис. 18 показаны скорости изнашивания и коэффициенты трения углепластиков и графита АГ-1500-СО5, полученные автором на машине трения МИ-1М. Все углепластики имеют более высокие антифрикционные свойства, чем графит АГ-1500-СО5, широко используемый для подшипников сухого трения. В табл. 16 приведены антифрикционные свойства материалов, полученные при испытаниях на машине МИ-1М при трении по стали 95X18, давления 20 кгс / см2, скорости скольжения 1 м / с со смазыванием водой. В качестве смазки могуг применяться также бензин, керосин, масло, спирт, морская вода и другие жидкости, в которых углепластики химически стойки. Допускаемое давление со смазыванием водой составляет 40 кгс / см2, скорость скольжения 10 м / с. При трении без смазки допускаемые давления 10 — 20 кгс / см2, скорость скольжения 1 5 — 3 м / с, температура в зоне трения 170 — 180 С.
 

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 .

Советуем ознакомиться

Морские воинские звания и их погоны 200 верст по воде и земле кольского: от краснощелья до варзуги. фотоотчет «общие сс» и «войска сс»: в чем разница Подкалиберные пули 12 калибра: описание, характеристика и применение Полюс холода: суровая жизнь в якутии при -50° как обычное явление Ракетные войска россии: рвсн и рвиа