Co to jest tkanina węglowa? Zastosowanie tkaniny węglowej w różnych dziedzinach działalności

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Co to jest tkanina węglowa? To materiał, który składa się z niezwykle lekkich i mocnych włókien wzmocnionego polimeru. W swoim rdzeniu ten polimer jest długim łańcuchem cząsteczek połączonych atomami węgla. Zazwyczaj polimer używany do produkcji tkaniny węglowej składa się w dziewięćdziesięciu procentach z węgla zmieszanego z dziesięcioprocentowymi różnymi dodatkami.

Produkty różnych producentów mogą się od siebie różnić - w zależności od wzmocnionego polimeru użytego do produkcji oraz kombinacji surowców. Dokładny skład tkaniny węglowej z reguły nie jest ujawniany. W końcu jest to tajemnica handlowa.

Produkcja tkaniny węglowej

Produkcja tkaniny węglowej rozpoczyna się od wciągania cienkich nici wzmocnionych polimerów. Następnie nici uzyskane w procesie ciągnienia są nawijane na szpulki, a następnie za pomocą specjalnych krosien tka się z nich samą tkaninę. Tylko pięć do dziesięciu mikronówkażda nitka ma średnicę, a mimo to jest bardzo mocna.

Tkanina węglowa jest prawdopodobnie najmocniejszym dostępnym obecnie materiałem.

Aplikacja

Użycie tkaniny węglowej może być nieograniczone. Gdzie jest stosowany? Najczęściej stosuje się go tam, gdzie wymagana jest niewielka waga, wysoka przewodność, wysoka wytrzymałość. Ze względu na to, że tkanina karbonowa może mieć różne właściwości, jej zastosowanie w dużej mierze zależy od składu i klasy tkaniny. Na przykład najwyższa klasa tego włókna jest stosowana w przemyśle lotniczym.

Budowa

W konstrukcji zastosowano ultracienką tkaninę węglową w zewnętrznym systemie wzmocnienia. Podczas naprawy konstrukcji nośnych zastosowanie tkaniny węglowej i spoiwa epoksydowego pozwala na przeprowadzenie odbudowy w krótkim czasie i znacznie obniża koszty pracy w porównaniu z tradycyjnymi metodami. Pomimo kilkukrotnego skrócenia czasu naprawy, żywotność konstrukcji jest również kilkakrotnie zwiększana. Funkcja nośna konstrukcji zostaje nie tylko przywrócona, ale także kilkakrotnie zwiększona.

Lotnictwo

Do czego służy tkanina węglowa w lotnictwie? Służy do tworzenia jednoczęściowych części kompozytowych, wykorzystywane są również materiały węglowe. Powstałe produkty, charakteryzujące się lekkością i wytrzymałością, umożliwiają zastąpienie stopów aluminium włóknem węglowym. Przy wadze pięć razy mniejszej niż części aluminiowe, części kompozytowe mają większą elastyczność, wytrzymałość i odporność na ciśnienie.

Przemysł

Ponadto tworzywa węglowe są wykorzystywane w przemyśle jądrowym do tworzenia reaktorów energetycznych, gdzie głównym wymogiem dla użytych materiałów jest ich odporność na promieniowanie, odporność na wysokie temperatury i ciśnienie. Wszystkie te właściwości posiada tkanina węglowa. Ponadto w przemyśle jądrowym szczególną uwagę przywiązuje się do wytrzymałości konstrukcji zewnętrznych, dzięki czemu tkanina jest również szeroko stosowana w systemie zbrojenia zewnętrznego.

CFRP

Węgiel (lub włókno węglowe) jest używany w przemyśle motoryzacyjnym do produkcji zarówno pojedynczych komponentów i części, jak i całych karoserii. Wysoki stosunek wytrzymałości do masy umożliwia producentom tworzenie bezpiecznych i oszczędnych pojazdów: zmniejszenie masy pojazdu dzięki zastosowaniu włókna węglowego zmniejsza emisję CO2 o 16%. Ponieważ następuje kilkukrotne zmniejszenie zużycia paliwa.

Dość silną pozycję zajmują materiały kompozytowe w cywilnym przemyśle lotniczym. Wysokie wymagania stawiane są im przez duże obciążenia lotów kosmicznych. Włókno węglowe i materiały z niego wykonane pracują w warunkach wysokich i niskich temperatur i ciśnień, pod wpływem promieniowania, pod wpływem wysokich obciążeń wibracyjnych itp.

W przemyśle stoczniowym tworzywa sztuczne wzmocnione włóknem węglowym są najlepszymi komponentami do projektowania i tworzenia z nich nowych materiałów i konstrukcji ze względu na ich odporność na korozję, wysoką wytrzymałość właściwą, niemagnetyzm, niską przewodność cieplną i wysoką odporność na uderzenia. WybórTen szczególny materiał wynika z możliwości połączenia w nim wysokiej bezwładności chemicznej i wytrzymałości, a także pochłaniania dźwięku, wibracji i fal radiowych, co pozwala na zastosowanie go w produkcji konstrukcji różnego typu statków cywilnych.

W praktyce światowej energia wiatrowa jest jednym z najważniejszych obszarów, w których wykorzystuje się materiały węglowe. Przemysł ten w Rosji raczkuje, choć wiatraki pojawiają się na całym świecie: na obszarach przybrzeżnych, na terenach niezamieszkałych i na platformach morskich. Niezrównana wytrzymałość i lekkość włókna węglowego pozwoliła na stworzenie dłuższych piór. Z kolei stały się bardziej energooszczędne.

CFRP są również szeroko stosowane w przemyśle kolejowym. Wytrzymałość i lekkość materiału przyczynia się do rozjaśnienia konstrukcji wagonów, co umożliwia tym samym zmniejszenie masy całkowitej pociągu, zwiększenie jego długości oraz poprawę charakterystyk prędkości.

Włókno węglowe może być również wykorzystywane do budowy torów kolejowych i do budowy torów kolejowych: długość drutów zwiększy wysoką wytrzymałość na zginanie, co zmniejszy liczbę wymaganych podpór, a jednocześnie czasu, zmniejsz ryzyko zwisania.

Materiały kompozytowe są intensywnie włączane w zwyczajowy sposób życia każdego człowieka. Powstaje z nich wiele dóbr konsumpcyjnych: sprzęt i sprzęt sportowy, artykuły wyposażenia wnętrz, sprzęt AGD, komputery i wiele innych.