Mikä on hiilikangas? Hiilikankaan käyttö eri toiminta-aloilla

Sisällysluettelo:

Mikä on hiilikangas? Hiilikankaan käyttö eri toiminta-aloilla
Mikä on hiilikangas? Hiilikankaan käyttö eri toiminta-aloilla

Video: Mikä on hiilikangas? Hiilikankaan käyttö eri toiminta-aloilla

Video: Mikä on hiilikangas? Hiilikankaan käyttö eri toiminta-aloilla
Video: Studia Generalia -luennot (osa 1): Eillinen roska on tutkijan aarre 2024, Marraskuu
Anonim

Mikä on hiilikangas? Tämä on materiaali, joka koostuu erittäin kevyistä ja vahvoista vahvistetun polymeerin kuiduista. Tämä polymeeri on ytimessä pitkä molekyyliketju, jota hiiliatomit pitävät yhdessä. Tyypillisesti hiilikankaan valmistukseen käytetty polymeeri on 90 prosenttia hiiltä sekoitettuna kymmeneen prosenttiin sekalaisia lisäaineita.

Eri valmistajien tuotteet voivat poiketa toisistaan - riippuen valmistuksessa käytetystä lujitepolymeeristä ja raaka-aineiden yhdistelmistä. Hiilikankaan tarkkaa koostumusta ei yleensä julkisteta. Loppujen lopuksi tämä on liikesalaisuus.

Hiilikankaan valmistus

Hiilikankaan valmistus alkaa vetämällä vahvistettujen polymeerien ohuiksi lankoiksi. Seuraavaksi piirustusprosessissa saadut langat kääritään puolille, ja sitten niistä kudotaan erityisten kutomakoneiden avulla itse kangas. Vain viidestä kymmeneen mikroniajokaisella kierteellä on halkaisija ja siitä huolimatta se on erittäin vahva.

Hiilikangas on luultavasti vahvin nykyään saatavilla oleva kudottu materiaali.

Hakemus

Hiilikankaan käyttö voi olla rajatonta. Missä sitä sovelletaan? Useimmiten sitä käytetään, kun vaaditaan pientä painoa, korkeaa johtavuutta ja suurta lujuutta. Koska hiilikankaalla voi olla erilaisia laatuja, sen käyttö riippuu suurelta osin kankaan koostumuksesta ja luokasta. Esimerkiksi tämän kuidun korkeinta laatua käytetään ilmailuteollisuudessa.

hiilikuitu kangas
hiilikuitu kangas

Rakennus

Rakentamisessa ulkopuolisessa vahvistusjärjestelmässä käytetään erittäin ohutta hiilikuitukangasta. Kantavien rakenteiden korjauksen aikana hiilikankaan ja epoksisideaineen käyttö mahdollistaa jälleenrakennuksen suorittamisen lyhyessä ajassa ja alentaa merkittävästi työvoimakustannuksia perinteisiin menetelmiin verrattuna. Huolimatta siitä, että korjausaika lyhenee useita kertoja, myös rakenteen käyttöikä pitenee useita kertoja. Rakenteen laakerointitoimintoa ei vain palauteta, vaan se myös kasvaa useita kertoja.

hiilikuitu
hiilikuitu

Lento

Mihin hiilikangas on tarkoitettu ilmailussa? Sitä käytetään yksiosaisten komposiittiosien luomiseen, käytetään myös hiilimateriaaleja. Tuloksena olevat tuotteet, joille on ominaista keveys ja lujuus, mahdollistavat alumiiniseosten korvaamisen hiilikuidulla. Komposiittiosilla on viisi kertaa pienempi paino kuin alumiiniosilla, ja niillä on suurempi joustavuus, lujuus ja paineenkestävyys.

Teollisuus

Myös hiilimuoveja käytetään ydinteollisuudessa voimareaktoreiden luomiseen, joissa käytettävien materiaalien päävaatimus on niiden säteilynkestävyys, korkeiden lämpötilojen ja paineen kesto. Kaikki nämä ominaisuudet hiilikankaalla on. Lisäksi ydinteollisuudessa kiinnitetään erityistä huomiota ulkoisten rakenteiden lujuuteen, joten kangasta käytetään laajasti myös ulkopuolisessa vahvistusjärjestelmässä.

hiilikuitu kangas
hiilikuitu kangas

CFRP

Hiiltä (tai hiilikuitua) käytetään autoteollisuudessa sekä yksittäisten komponenttien ja osien että kokonaisten autonkorien valmistukseen. Korkea lujuus-painosuhde antaa valmistajille mahdollisuuden luoda turvallisia ja polttoainetehokkaita ajoneuvoja: hiilikuidun aiheuttama ajoneuvon painon aleneminen vähentää CO2-päästöjä 16 %. Koska polttoaineenkulutus on laskenut useita kertoja.

Siviili-ilmailuteollisuudessa komposiittimateriaalit ovat varsin vahvalla asemalla. Avaruuslentojen raskaat kuormat asettavat niille korkeat vaatimukset. Hiilikuitu ja siitä valmistetut materiaalit toimivat korkeissa ja matalissa lämpötiloissa ja paineissa, säteilyn vaikutuksesta, suurissa tärinäkuormissa jne.

Vauvan tuoli
Vauvan tuoli

Laivanrakennuksessa hiilikuituvahvisteiset muovit ovat parhaita komponentteja uusien materiaalien ja rakenteiden suunnitteluun ja luomiseen niistä johtuen niiden korroosionkestävyydestä, suuresta ominaislujuudesta, magneettisuudesta, alhaisesta lämmönjohtavuudesta ja korkeasta iskunkestävyydestään. ValintaTämä tietty materiaali johtuu mahdollisuudesta yhdistää siinä korkea kemiallinen inertisyys ja lujuus sekä ääni, tärinä ja radioabsorptio, mikä mahdollistaa sen käytön erityyppisten siviili-alusten rakenteiden valmistuksessa.

Tuulienergia on maailmankäytännössä yksi merkittävimmistä hiilimateriaalin käyttöalueista. Tämä teollisuus on lapsenkengissään Venäjällä, vaikka tuulimyllyjä syntyy kaikkialla maailmassa: rannikkoalueilla, asumattomilla alueilla ja offshore-lautoilla. Hiilikuidun vertaansa vailla oleva lujuus ja keveys mahdollistivat pidempien terien luomisen. Niistä on puolestaan tullut energiatehokkaampia.

hiililangat
hiililangat

CFRP:itä käytetään laajasti myös rautatieteollisuudessa. Materiaalin lujuus ja keveys myötävaikuttavat junavaunujen rakenteiden keventämiseen, mikä mahdollistaa junan kokonaispainon pienentämisen, pituuden lisäämisen ja nopeusominaisuuksien parantamisen.

Hiilikuitua voidaan käyttää myös raiteiden rakentamisessa ja raiteiden rakentamisessa: johtojen pituus lisää suurta taivutuslujuutta, mikä vähentää tarvittavien tukien määrää ja samalla aikaa, vähennä painumisen riskiä.

Komposiittimateriaalit kuuluvat intensiivisesti jokaisen ihmisen elämäntapaan. Niistä syntyy monia kulutushyödykkeitä: urheiluvälineitä ja -välineitä, sisustustavaroita, kodinkoneita, tietokoneita ja paljon muuta.

Suositeltava: