Углеродное волокно

Состав и свойства углеродного волокна

Углеродное волокно - это вид высокоэффективного волокнистого материала, основным компонентом которого является углерод.

• Высокая прочность

Такая высокая прочность обусловлена его уникальной микроструктурой. Благодаря своей плотной структуре оно способно выдерживать огромные внешние нагрузки и при этом легко ломаться. Что касается сжатия углеродного волокна, то, хотя его показатели на сжатие несколько хуже, чем на растяжение, оно все равно демонстрирует хорошую выносливость, а прочность на сжатие углеродного волокна по сравнению со сталью, по удельной прочности (отношение прочности к плотности) имеет значительное преимущество, в аэрокосмической и других областях, которые чрезвычайно чувствительны к весу материала, эта характеристика позволяет ему выделяться.

• Низкая плотность

Плотность углеродного волокна составляет около 1,5-2,0 г/см³, что составляет лишь около 1/4-1/5 плотности стали. Низкая плотность углеродного волокна обусловлена в основном его особой микроструктурой. Органическое волокно подвергается карбонизации при высокой температуре, в процессе которой удаляется большое количество неуглеродных элементов, таких как водород, кислород и азот, а атомы углерода образуют графит-подобная кристаллическая структура, расположенная вдоль оси волокна. Такое расположение придает углеродному волокну высокую прочность и относительно рыхлую внутреннюю структуру с большим расстоянием между атомами, а также большую часть легкого веса. атомы углеродаПоэтому общая плотность низкая.

• Хорошая химическая стабильность

Углеродное волокно обладает хорошей устойчивостью к общим химическим веществам, может поддерживать стабильную работу в различных химических средах, таких как кислота и щелочь, и не легко вызвать химические реакции для ухудшения производительности, что обеспечивает его долгосрочную надежную работу в сложных условиях. Будь то влажная морская среда или промышленная площадка, полная химической коррозии, изделия из углеродного волокна могут сохранять долгосрочную структурную целостность и стабильность характеристик.

Производство углеродного волокна

Углеродное волокно Производство более сложное и тонкое. Сначала происходит подготовка сырья, в качестве прекурсоров используются полиакрилонитрильные (ПАН) волокна. Затем проводится предварительная окислительная обработка, в результате которой волокно нагревается на воздухе примерно до 200-300 °С, образуя термостабильную трапециевидную структуру. Затем карбонизация В процессе, под защитой инертного газа, предварительно окисленное волокно нагревается до 1000-1500 °С, чтобы удалить углеродный элемент и сформировать углеродное волокно с более высокой углерод содержание. Затем его можно подвергнуть графитизации для дальнейшего улучшения кристалличности и свойств волокон.

На этапе формования одним из широко используемых методов является компрессионное формование углеродного волокна, то есть углеродное волокно, смола и другие матричные материалы смешиваются в определенной пропорции, помещаются в форму и затвердевают под определенным давлением и при определенных температурных условиях для получения композитных материалов различных форм, таких как пластины, трубы и так далее. В этом процессе точный контроль давления, температуры, времени и других параметров необходим для обеспечения качества продукции. Поэтому при выборе высококачественных углеродных волокон следует обращать особое внимание на такие ключевые показатели, как предел прочности углеродного волокна на растяжение Mpa, предел прочности на сжатие, модуль упругости и плотность.

Если вы хотите узнать больше об углеродном волокне, ваши поставщики углеродного волокна предоставят вам профессиональные объяснения и рекомендации, а также дадут множество технических советов. Кроме того, вы можете выбрать из широкого спектра типов изделий из углеродного волокна, таких как однонаправленное углеродное волокно, плетеное углеродное волокно, резаное углеродное волокно или углеродное волокно препрег.

Области применения углеродных волокон

Аэрокосмическая промышленность

Углеродное волокно можно использовать для изготовления крыльев, фюзеляжей и других конструктивных элементов самолетов. Оно обладает малым весом и высокими прочностными характеристиками. Оно позволяет одновременно снизить вес самолета, удовлетворить различные механические требования во время полета, например, выдержать растяжение и сжатие в полете, повысить топливную эффективность.

Автомобильная промышленность

Углеродное волокно можно использовать для изготовления каркасов кузовов, деталей и т.д. Использование углеродного волокна позволяет эффективно снизить собственный вес автомобиля, улучшить его разгонные характеристики и топливную экономичность, а при воздействии на автомобиль внешних сил, например при столкновении, его хорошая прочность на сжатие может обеспечить определенную защиту.

Спортивные товары

Сектор спортивных товаров также неотделим от углеродного волокна. Высококлассные ракетки для бадминтона, теннисные ракетки и клюшки для гольфа изготавливаются из углеродного волокна. Оно может обеспечить хорошую прочность на разрыв и управляемость спортивного оборудования, чтобы спортсмены могли играть на более высоком уровне во время использования.