Асноўныя перавагі і асаблівасці ліста CFRP
Прадукцыйнасць ліста з вугляроднага валакна значна перавышае паказчыкі традыцыйных металічных матэрыялаў, нават пераўзыходзячы тытанавыя сплавы ў некаторых галінах. Яго асноўныя перавагі можна абагульніць як "лёгкі, моцны, трывалы і кампактны":
1. Лёгкі і высокатрывалы, з выдатнай удзельнай трываласцю/удзельным модулем
Удзельная трываласць (трываласць/шчыльнасць): вугляроднае валакно мае трываласць на разрыў прыблізна 2000-7000 МПа (у 5-10 разоў больш, чым у сталі), у той час як яго шчыльнасць складае ўсяго 1,7-2,0 г/см³ (прыкладна 1/4, чым у сталі і 2/3, што ў алюмінія). Такім чынам, удзельная трываласць лістоў CFRP можа дасягаць у 20-50 разоў больш, чым у сталі і ў 10-20 разоў, чым у алюмінія. Пры захаванні тых жа патрабаванняў да трываласці вага можа быць зменшана на 50%-70%.
Удзельны модуль (калянасць/шчыльнасць): вугляроднае валакно мае модуль прыкладна 200-600 ГПа (параўнальна са сталлю) і меншую шчыльнасць, у выніку чаго ўдзельны модуль у 5-10 разоў перавышае модуль упругасці сталі. Гэта робіць яго прыдатным для прыкладанняў, якія патрабуюць высокай калянасці пры памяншэнні вагі, такіх як авіяцыйныя канструкцыі.
2. Выдатная ўстойлівасць да карозіі і атмасферных уздзеянняў
Вугляроднае валакно само па сабе хімічна стабільнае і не ўступае ў рэакцыю з кіслотамі, шчолачамі або солямі (яно можа быць пашкоджана толькі ў моцна акісляльных асяроддзях, такіх як высокатэмпературная канцэнтраваная серная кіслата). Смаляныя матрыцы (напрыклад, эпаксідныя смалы) могуць быць аптымізаваны для ўстойлівасці да хімічнай карозіі. Такім чынам, тэрмін службы панэляў CFRP значна перавышае тэрмін службы металаў (напрыклад, сталі, якая патрабуе рэгулярнага абслугоўвання антыкаразійнага пакрыцця) у асяроддзі з вільготнасцю, солевым туманам (напрыклад, у марскіх умовах) і хімічнай карозіяй.
3. Выдатная стомленасць і ўдаратрываласць
Мяжа стомленасці металічных матэрыялаў звычайна складае 30%-50% іх трываласці на разрыў, у той час як мяжа стомленасці CFRP можа дасягаць 60%-80% трываласці на расцяжэнне, што робіць яго больш трывалым пры працяглых цыклічных нагрузках.
Вугляроднае валакно ламаецца шляхам выцягвання валокнаў адно за адным, а не імгненнага далікатнага разлому. Такім чынам, панэлі CFRP лепш паглынаюць ударныя нагрузкі (напрыклад, сутыкненні і вібрацыі), чым сталь і алюміній. Ударатрываласць можа быць дадаткова павялічана шляхам распрацоўкі арыентацыі кладкі.
4. Высокая стабільнасць памераў
CFRP мае надзвычай нізкі каэфіцыент цеплавога пашырэння (КТР), значна ніжэйшы, чым у сталі і алюмінія. У асяроддзях з рэзкімі тэмпературнымі ваганнямі панэлі з вуглепластика менш успрымальныя да дэфармацыі і захоўваюць выдатную дакладнасць памераў.
5. Высокая свабода дызайну і магчымасць наладжвання
Шляхам рэгулявання арыентацыі вугляроднага валакна (0°, ±45°, 90° і г.д.), колькасці слаёў, тыпу валакна (напрыклад, T300, T700, T1000) і складу смалы можна дакладна кантраляваць трываласць, калянасць, дэмпфаванне і іншыя ўласцівасці панэлі CFRP, дасягаючы «індывідуальны дызайн».
6. Іншыя ўласцівасці
Праводнасць і электрамагнітнае экранаванне: вугляроднае валакно само па сабе мае выдатную электраправоднасць, і дзякуючы слаістай канструкцыі панэлям з вуглепластика можна надаць электрамагнітнае экранаванне.
Зніжэнне вібрацыі і шуму: вязкапругкая матрыца смалы паглынае энергію вібрацыі, а высокая ўласная частата панэляў з вугляпласту робіць іх прыдатнымі для платформаў для гашэння вібрацыі ў дакладных прыборах.
Чорныя лісты з вугляроднага валакна AHD
Высокая прадукцыйнасць CFRP зрабіла яго "лёгкай зоркай" у вытворчасці высокага класа.
1. Аэракасмічная прамысловасць: асноўны матэрыял для зніжэння вагі і прадукцыйнасці.
Канструктыўныя кампаненты самалёта: такія як фюзеляжы, абшыўка крылаў і вертыкальнае апярэнне, памяншаюць вагу аднаго самалёта больш чым на 20% і значна паляпшаюць паліўную эфектыўнасць.
Спадарожнікі і ракеты: адбівальнікі спадарожнікавых антэн, абцякальнікі ракет і перыферыйныя кампаненты рухавікоў.
БПЛА: фюзеляжы і крылы БЛА.
2. Аўтамабільная прамысловасць: ключавы кампанент у электрыфікацыі і палегчэнні вагі.
Кузаў і шасі: каркасы кузава з вугляроднага валакна і ахоўныя панэлі для аўтамабільных акумулятараў.
Трансмісія і падвеска: карданныя валы і рычагі падвескі для гоначных і высокапрадукцыйных аўтамабіляў.
Новыя транспартныя сродкі энергіі: вадародныя паліўныя бакі і кранштэйны статара рухавіка.
3. Энергія ветру: «Жорсткі попыт» на вялікія лопасці
Даўжыня лопасцяў ветравых турбін перавысіла 100 метраў. Традыцыйныя кампазіты са шкловалакна маюць недастатковае суадносіны трываласці і вагі, што робіць CFRP асноўным выбарам.
Лонжэрон ляза выкарыстоўвае пултрузійны ліст CFRP, які нясе больш за 90% нагрузкі на выгіб і павялічвае тэрмін службы ляза.
Каранёвая вобласць ляза ўмацавана высокамодульным вугляродным валакном для прадухілення паломкі.
4. Спорт і адпачынак: высокапрадукцыйныя інструменты для абсталявання высокага класа
Ракеткі: тэнісныя ракеткі, ракеткі для бадмінтона.
Катанне на ровары і лыжах: рамы для ровараў, сноўборды.
Гольф: галоўкі клюшак.
5. Энергетыка і прамысловасць: рашэнні для асаблівых сцэнарыяў
Фотаэлектрыка: фотаэлектрычныя мацавання, асабліва размеркаваныя фотаэлектрычныя сістэмы ў прыбярэжных зонах і раёнах з высокай вільготнасцю.
Вадародная энергія: біпалярныя пласціны для вадародных паліўных элементаў.
Дакладныя прыборы: варштаты паўправадніковага абсталявання, мацавання для аптычных тэлескопаў.
6. Медыцына: высокае пранікненне радыяцыі
Медыцынскае абсталяванне: пласціны для прамянёвай тэрапіі, хірургічныя інструменты.
Панэлі CFRP з іх асноўнымі перавагамі, такімі як лёгкі вага, высокая трываласць, устойлівасць да карозіі і стомленасці, а таксама гнуткасць канструкцыі, сталі стратэгічным матэрыялам у вытворчасці высокага класа, становячыся асабліва незаменнымі ў аэракасмічнай, новай энергетыцы (энергетыка ветру/аўтамабілебудаванне) і арматуры будынкаў. У той час як іх цяперашні высокі кошт па-ранейшаму абмяжоўвае іх шырокае распаўсюджванне, прагрэс у вытворчых працэсах і тэхналогіях перапрацоўкі яшчэ больш пашырыць вобласці іх прымянення, спрыяючы пранікненню лёгкіх вагі ў яшчэ больш галін.
Звяжыцеся прама цяпер