Углепластик

Углеродное волокно как материал основа для производства композиционных материалов

Углеродное волокно – материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 микрон, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу. Выравнивание кристаллов придает волокну большую прочность на растяжение и пр. свойства.

Углеродное волокно является основой для производства углепластиков (или карбона, карбонопластиков, от “carbon”, “carbone” – углерод). Углепластики – полимерные композиционные материалы из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных (чаще эпоксидных) смол.

На основе углеродного волокна производят:

– композитную (углеродную) арматуру. Углеродная арматура представляет собой материал, который состоит из основы в виде углеродного волокна и связующего: термореактивной синтетической смолы. Углеродная арматура изготовляется методом пултрузии — протяжкой пропитанных связующим армирующих волокон через нагретую формообразующую фильеру;

– двунаправленные ткани: комбинированную (углеродную и арамидную) ткани, стеклоткань саржевого или полотняного переплетения, углеродную ткань саржевого или полотняного плетения, углеродную ткань-сатин;

– дизайнерские ткани;

– мультиаксиальные ткани: биаксильные ткани, квадроаксильные ткани,

– углеродное нетканое полотно. Нити углеродного волокна в однонаправленных нетканых материалах располагаются строго параллельно друг другу. Нити фиксируются стеклянной сеткой и/или эпоксидным биндером;

– однонаправленные углеродные ленты. Однонаправленные углеродные ленты – это текстиль, где свыше 75% волокон расположены в одном направлении. В качестве утка используется стекловолокно или арамидное волокно;

– препреги. Препреги — композиционные материалы-полуфабрикаты. Их получают путем пропитки армирующей волокнистой основы равномерно распределенными полимерными связующими. Пропитка осуществляется таким образом, чтобы максимально реализовать физико-механические свойства армирующего материала. Методы с использованием пропитки волокна позволяют на 30% улучшить свойства материала;

– системы внешнего армирования;

– преформу-рукав;

– фибру. Фибра – нарезанное углеродное волокно. Используется в качестве усиливающей добавки в бетон, асфальтобетон;

– прочие материалы: жгуты, углерод-углеродные композиционные материалы, фибры и т.д.

Углепластик

Состав и физико-механические свойства углепластиков.

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

Состав и физико-механические свойства углепластиков.

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.
 

Диаграмма изгибающая нагрузка — удлинение алюминиевой пластины толщиной 1 5 мм до ( / и после ( 2 армирования двумя пластинами углепластика толщиной 0 25 мм.| Диаграмма изга-бающее напряжение ов — деформация пластины из стеклопластика, толщиной 2 2 мм ( 1 и пластины из стеклопластика толщиной 1 5 мм. армированной двумя пластинами углвпласти-а толщиной 0 2 мм ( 2.

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.
 

Антифрикционные свойства углепластиков при трении со смазыванием водой.

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.
 

Зависимость механических свойств углепластика от межслоевого.

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.

Выбираем карбоновое удилище

Карбоновый спиннинг нужно выбирать по таким характеристикам:

1. Вес. Различают изделия ультралегкие — весом до 7 г, легкого класса — весом 7−15 г, средние — весом 15−40 г, тяжелые — более 40 г.
2. Строй. Спиннинги могут быть: быстрого строя, когда изгибается только конец бланка; медленного строя, когда изгибается весь бланк, начиная от ручки.
3. Длина. Удилища м.б. размером от 180 до 360 см.
4. Тест, который является условным весом приманки и составляет от 1 до 20 г.

Поплавочное

Карбоновые поплавочные спиннинги бывают:

• с глухой оснасткой;
• маховые;
• матчевые;
• английские удилища;
• штекерные.

Удилищем с глухой оснасткой можно ловить рыбу в сложных условиях, например в заросшем пруду. Здесь нельзя применять изделие с катушкой, т.к. леска будет цепляться за траву. Длина такой снасти должна быть меньше нависающих над прудом ветвей, строй должен соответствовать размеру трофея.

Маховое удилище также не оснащается катушкой. Эта снасть обладает мягким строем. Таким спиннингом пользуются на открытых участках реки. Снасть позволяет с легкостью забрасывать приманку в одно и то же место. Английская удочка оснащается катушкой и применяется для проводной ловли на течении. Конструкция не должна быть слишком гибкой.

Вы слышали про углепластик или карбон?

Углепластик, или карбон (от англ. carbon), — это современный, легкий, но очень прочный материал, применяемый в аэрокосмической отрасли, и незаменимый во многих отраслях промышленности (производство спортивного инвентаря, медицинского оборудования, автомобилестроение и так далее). Благодаря возможности его переработки и технологии производства карбоновые детали могут иметь различную форму и габаритные размеры. 

На стадии проектирования (расчета на прочность композитов) задаются параметры будущего материала, и за счет определенной ориентации волокон в полимерной матрице, например, в эпоксидной смоле, достигается оптимальное соотношение веса и прочности. Карбон используется в тех изделиях, где его отношения веса к прочности имеет существенное значение. Это в свою очередь повышает экономическую выгоду, потому что при сочетании в себе множества достоинств данный материал стоит недешево, что связано с особенностями технологии его производства и немалой долей ручного труда, непосредственно в процессе изготовления деталей из карбона. Некоторые изделия из углепластика нелегко массово производить и поэтому такое производство обходится очень дорого. Если бы можно было сказать, что углеродное волокно имеет какие-либо недостатки, это были бы издержки производства.

Этот материал стал настолько популярен, что существует не мало других синтетических материалов, которые имитируют настоящее углеволокно. Тем не менее, имитации часто представляют собой только пластик, выполненный в виде структуры углеродного волокна или различные пленки. Carbon Composites использует только высококачественные углеткани.

Как получают углеродное волокно ?

Углеродные волокна изготавливаются путем термической обработки тончайших нитей углерода с последующей карбонизацией (т. е. нагрев в азотной среде) и графитизацией (т. е. насыщение углеродом для повышения прочности). Углеродные ткани (углеткани) получают путем плетения нитей или лент.

А то, что обычно называют углепластик или карбон, представляет собой материал, состоящий из углеродных тканей, лент, волокон, и при соединении с полимерной матрицей (эпоксидной смолой или другими полимерами) под действием тепла, давления и/или в вакууме образуется композитный материал, который является одновременно прочным и легким. Это делает его особенным.

Изделия из карбона от компании Carbon Composites

В последние годы производство изделий из углепластика заметно выросло, и во многих отраслях всё активнее применяется этот по-настоящему уникальный материал. Покупателям компании Carbon Composites доступны изделия из карбона на заказ, выполненные из композитных материалов, максимально подходящих под выбранный проект. Вы можете заказать карбоновые детали высокого качества, обладающие всеми преимуществами данного материала и изготовленные в строгом соответствии с технологией

Немаловажное преимущество изготовления изделий карбона на заказ — в том, что они могут формоваться как единое целое, что позволяет избежать появления слабых мест в конструкции (которые неизбежно возникают в металлических конструкциях из-за формирования изгибов и соединений). Карбон позволяет создавать цельные изделия, в которых нагрузка равномерно распределяется по всей площади. А поверхность из многочисленных нитей в составе углепластика очень красиво переливается на свету.

А поверхность из многочисленных нитей в составе углепластика очень красиво переливается на свету.

Используйте все преимущества углепластика (карбона) — материала будущего — заказывая продукцию в компании Carbon Composites.

Важные моменты работы своими руками

Сделать стильный и оригинальный тюнинг самостоятельно можно – нужно только заказать пленку карбон и пройти подготовительный этап. При первых попытках могут возникнуть сложности. Чтобы избежать неприятностей, следует соблюдать несколько правил:

• большие детали после оклеивания нужно оставить на несколько часов в теплом помещении;
• на протяжении месяца после проведения такого тюнинга не стоит мыть машину на мойках;
• при вырезании трафарета оставлять большой запас – его будет легче закрепить;
• на изгибах остаются пузыри и складки. В таких местах ракель может повредить пленку, поэтому рекомендуется разглаживать их пальцем;
• чтобы пленка надолго оставалась красивой и безупречной, ежедневно необходимо протирать ее салфеткой. Не стоит использовать много моющих средств. На внешний вид карбоновой пленки негативно также влияет грязь.

Полный процесс оклейки длится около часа, если это первый опыт, то требуется немного больше времени. В итоге получается новый, стильный и статусный автомобиль за приемлемую цену.

Достоинства удилищ

Достоинством таких удилищ является их значительно более низкий вес в сравнении со стеклопластиковыми, как правило, меньший диаметр, гибкость и чувствительность. Если выпускаемые раньше мировыми фирмами удилища имели массу 220—240 г, то современное удилище «Харди Графит карбон» при длине 2,45 м весит всего 64 г. Но производство графитового удилища предусматривает использование, как минимум, 4 процентов связующего вещества от общей массы, обычно стеклопластика. Поэтому наиболее легкие из них и особо ценимые многими рыболовами за дальность и точность заброса содержат 96 процентов графита.

История происхождения

Впервые углеродные волокна произвел в 1860 году американец Джозеф Свон. В 1879 году Томас Эдисон «выпекал» в углеродные волокна хлопковые и бамбуковые нити, используя их в одной из первых электрических ламп накаливания.

В 1958 году Роджер Бэкон из Огайо создал углеродные волокна путем нагревания до карбонизации шелковых нитей. Однако волокна содержали только 20% углерода и были недостаточно прочными и жесткими.

Но уже в начале 1960-х другой американец, Ричард Миллингтон, разработал способ производства почти полностью (99%) состоящего из углерода волокна с использованием в качестве прекурсора вискозы.

Технические характеристики и свойства карбона

Популярность углепластика объясняется его уникальными эксплуатационными характеристиками, которые получаются в результате сочетания в одном композите совершенно разных по своим свойствам материалов — углеродного полотна в качестве несущей основы и в качестве связующего.

Армирующий элемент, общий для всех видов углепластика — углеродные волокна толщиной 0,005-0,010 мм, которые прекрасно работают на растяжение, но имеют низкую прочность на изгиб, то есть они анизотропны, прочны только в одном направлении, поэтому их использование оправдано только в виде полотна.

Дополнительно армирование может проводиться каучуком, придающим серый оттенок карбону.

Карбон или углепластик характеризуются высокой прочностью, износостойкостью, жёсткостью и малой, по сравнению со сталью, массой. Его плотность — от 1450 кг/м³ до 2000 кг/м³. Технические характеристики углеволокна можно посмотреть в плотности, температуры плавления и прочностных характеристик.

Еще один элемент, используемый для армирования вместе с углеродными нитями — . Это те самые желтые нити, которые можно видеть в некоторых разновидностях углепластика. Некоторые недобросовестные производители выдают за кевлар цветное стекловолокно, окрашенные волокна вискозы, полиэтилена, адгезия которых со смолами гораздо хуже, чем у углепластика, да и прочность на разрыв в разы меньше.

Кевлар-это американская торговая марка класса полимеров арамидов, родственных полиамидам, лавсанам. Это название уже стало нарицательным для всех волокон этого класса. Армирование повышает сопротивление изгибающим нагрузкам, поэтому его широко используют в комбинации с углепластиком.

Виды композитной пленки

Теперь надо рассмотреть карбоновый материал, принимая во внимание именно качество продукции. Разновидностей карбоновой пленки существует несколько. Отличаются они качеством, а значит, и ценой

Самый недорогой вариант — однотонная матовая или глянцевая продукция

Отличаются они качеством, а значит, и ценой. Самый недорогой вариант — однотонная матовая или глянцевая продукция.

1. Изделия, имеющие индекс 2D. Это тоже простая продукция, так как имитацию легко обнаружить при первом же прикосновении к поверхности. Причина — декоративный слой-рисунок, представляющий собой плоскую, двухмерную картинку. Его наносят на стандартную основу — глянцевую или матовую.
2. Пленки класса 3D. Они имитируют не только «выразительную внешность» карбона, но и его оригинальную текстуру. Чтобы обеспечить такой эффект, в декоративный слой добавляют рельефные элементы. Результат их «работы» — видимое изменение поверхности при взгляде на материал с разных углов.
3. Продукция 4D. Ее без преувеличения можно назвать профессиональной. Если в пленках 3D за объемность отвечают узкие рельефные полоски, то в этих изделиях их заменяют полусферические элементы, позволяющие передать текстуру оригинального карбона максимально точно. Карбон 4D практически невозможно найти в розничной продаже. Его заказывают в специализированных магазинах либо в фирмах, занимающихся тюнингом автомобилей.

Существуют еще 3 разновидности карбоновых пленок — 5D, 6D и 7D. Это самые качественные изделия, покрытые несколькими слоями лака. С одной стороны, такие пленки гарантируют полную защиту поверхностей. Однако из-за стоимости их логичнее приобретать для отделки салонов.

Ни для кого не секрет, что высокому качеству всегда соответствует такая же цена. Сохранить часть денег позволяет практичный способ. Например, детали, которые находятся на виду, декорируют дорогим видом материала — 4-7D. Другие поверхности, менее бросающиеся в глаза, закрывают более дешевыми пленками.

Отдельно надо сказать об отличиях изделий разных производителей. Для 3D-пленок, которые выпускает компания Eclat, характерна более низкая зернистость, даже в сравнении с аналогичной продукцией Graphjet и 3M. Поэтому при выборе рекомендуют всегда знакомиться с демонстрационными образцами. Только так можно объективно оценить вид и текстуру материала.

Свойства виниловой пленки

Карбоновая пленка на передней панели салона автомобиля

Производители и сами автолюбители отмечают следующие свойства и характеристики виниловой самоклеющейся пленки:

• защищает от сколов, царапин, повреждений кузова и салона;
• с легкостью маскирует уже имеющиеся повреждения кузова или отдельных частей;
• не поддается влиянию температурных перепадов;
• – легко удаляется с авто, не оставляя на лаковом покрытии машины следов клея;
• надежность покрытия;
• толщина пленки гарантирует высокую степень прочности покрытия;
• обладает высокой степенью растяжения. Это свойство позволяет оклеивать любые поверхности;
• срок эксплуатации данного материала составляет порядка 10 лет.

Обратите внимание, что кроме защиты частей машины от механических повреждений, такая пленка также защита пластика от ультрафиолета

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 .

Свойства виниловой пленки

Большой популярности такой метод покрытия набирает не только из-за неповторимой структуры. Это отличный способ сделать свое авто неповторимым и уникальным быстро и недорого. К самым востребованным свойствам виниловой пленки относят такие:

• Приемлемая цена. Если тюнинг делать другим способом, например, использовать настоящий карбон, это будет стоять в несколько раз дороже.
• Защитная функция. Винил бережно наклеивается на поверхность, при этом она остается нетронутой, а пленка защищает ее от царапин, мелких ссадин и грязи.
• С помощью винилового покрытия можно спрятать мелкие дефекты.
• Материал стойкий к температурным колебаниям, он не морщится и не пружинится на морозе.
• В любой момент пленку можно снять без лишних усилий, и на машине не остается повреждений.
• Покрытие винилом не требует дополнительного ухода, бережное отношение к поверхности обеспечит идеальный вид на несколько лет.
• Разнообразие расцветок и стилей.

Карбоновая пленка имеет защитную функцию

Основные сведения

Основная составляющая часть углепластика — это нити углеродного волокна, состоящего в основном из атомов углерода. Такие нити очень тонкие (примерно 0,005-0,010 мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать достаточно трудно. Из этих нитей сплетаются ткани. Они могут иметь разный рисунок плетения (ёлочка, рогожа и др.).

Для придания ещё большей прочности ткани, нити углерода кладут слоями, каждый раз меняя угол направления плетения. Слои скрепляются с помощью эпоксидных смол.

Нити углерода обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Термическая обработка состоит из нескольких этапов:

1. Первый из них представляет собой окисление исходного (полиакрилонитрильного, вискозного) волокна на воздухе при температуре 250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры.
2. После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур.
3. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре 1600-3000 °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %.

Помимо обычных органических волокон (чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных), для получения нитей углерода могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков. Кроме того, детали из карбона превосходят по прочности детали из стекловолокна, но, при этом, обходятся значительно дороже.

Дороговизна карбона вызвана, прежде всего, более сложной технологией производства и большей стоимостью производных материалов. Например, для проклейки слоёв используются более дорогие и качественные смолы, чем при работе со стеклонитью, а для производства деталей требуется более дорогое оборудование (к примеру, такое как автоклав).

Недостатки

При производстве углепластиков необходимо очень строго выдерживать технологические параметры, при нарушении которых прочностные свойства изделий резко снижаются. Необходимы сложные и дорогостоящие меры контроля качества изделий (в том числе, ультразвуковая дефектоскопия, рентгеновская, токовихревая, оптическая голография и даже акустический контроль).

Другим серьёзным недостатком углепластиков является их низкая стойкость по отношению к ударным нагрузкам. Повреждения конструкций при ударах посторонними предметами (даже при падении инструмента на неё) в виде внутренних трещин и расслоений могут быть невидимы глазу, но приводят к снижению прочности; разрушение повреждённой ударами конструкции может произойти уже при относительной деформации, равной 0,5 %.

Свойства углеродных волокон

По сравнению с обычными конструкционными материалами, например, алюминием или сталью, композиты с углеродными волокнами обладают некоторыми весьма полезными свойствами:

Они имеют исключительно высокую термостойкость
— в инертных средах или в вакууме до 3000°С
(температура плавления стали 1500°С)
— на воздухе до 450°С

Удельное электрическое сопротивление можно задать:
— от 0,02 Ом*м*10-6 (сопротивление меди)
— до 1,0 Ом*м*109 (сопротивление полупроводника)

Благодаря своим характеристикам:
— большой активной поверхности до 2500 м2/гр (2 гр. имеют площадь футбольного поля!)
— невероятной прочности (3,6 Гн/м2) в 2 раза выше прочности стали (1,8 Гн/м2) и при этом в 4 миллиона раз легче стали (плотность 1,9 г/м3,а плотность стали 7,82 т/м3)
— и являющиеся прекрасными сорбентами (1 гр. поглощает до 50 гр. нефтепродуктов) — углеродные волокона превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы!

Это предопределяет возможность применения углеродных волокон в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного материала в высокотемпературной технике.

Историческая справка

Применять углеволокно для усиления и армирования конструкций строительных объектов начали около 40 лет назад. Сегодня можно насчитать тысячи объектов, во время ремонта и восстановления которых использовались технологии на основе углеродного волокна.

В 1982 г. на юге Германии при усилении железобетонного моста применялись углеродные ленты (совместный проект концерна «СИКА», проектного бюро «Леонгард, Андрэ и парт.» и фирмы «Леоба»). В России данный материал использовали в 2003 г. при усилении балок автодорожного моста через реку Киржач (104-й км трассы Москва — Нижний Новгород).

С использованием углепластика строятся современные здания, дорожные покрытия, мосты, заводы, производится укрепление и усиление построенных ранее конструкций.

Так, например, в Швейцарских Альпах был построен сложный мост, состоящий всего из двух деталей (по 900 кг каждая). Детали были установлены при помощи вертолёта и соединены друг с другом болтами. Подобный мост из стали вертолёт перенести бы не смог.

Усиленные элементы конструкций получают дополнительно:

Наклеивание карбоновой плёнки на авто сухим и мокрым методами

Наклеить пленку на поверхность можно двумя способами. Если вы начинающий, то лучше проконсультироваться с профессионалами, они подскажут верный способ использования выбранного материала. Существует два метода: сухой и мокрый. Чтобы определить преимущества, необходимо охарактеризовать каждый:

• Сухой метод. Пленка карбон накладывается на чистую, абсолютно сухую и обезжиренную поверхность и закрепляется магнитами. Заготовки отрезать острыми ножницами, оставляя по краям около 3 см, делается надрез и снимается защитный слой. Процедуру необходимо делать медленно, двигаться от центра до краев. Специальным ракелем разглаживать поверхность, не оставляя пузырей. Если все же они есть, избавиться можно с помощью фена. Повторить манипуляцию с каждой частью, оставшиеся отрезки закрепить на внутренней стороне, использовать только качественный клей.
• Мокрый метод. Для начала следует очистить и обезжирить поверхность так же, как и при сухом методе. Затем дополнительно используется пульверизатор. С его помощью мыльный раствор необходимо распылить равномерно по всем деталям. Наклеивать нужно внимательно, слегка растягивать пленку, для повышения эластичности можно использовать фен. Такой метод используется для неровных деталей. Тюнинг готов после высыхания раствора под пленкой.

Наклеивание карбоновой плёнки на авто сухим и мокрым методами

Технология получения

Для производства материала используют сырье в виде природных или органического происхождения. Далее, в результате специальной обработки, от исходной заготовки остаются только углеродные атомы. Главной воздействующей силой является температура. Технологический процесс предусматривает выполнение нескольких этапов термообработки. На первой стадии происходит окисление первичной структуры в условиях температурного режима до 250 °C. На следующем этапе получение углеродных волокон переходит в процедуру карбонизации, в результате которой материал нагревается в азотной среде при высоких температурах до 1500 °C. Таким образом формируется графитоподобная структура. Завершает весь процесс изготовления финальная обработка в виде графитизации при 3000 °C. На этой стадии содержание чистого углерода в волокнах достигает 99 %.

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.

Особенности эксплуатации

Главная особенность этого материала – плохая устойчивость к ударам. Рыболовами описываются случаи поломки удилища даже вследствие удара нетяжелой оснасткой (прежде всего спиннинговой – джиговой или воблером) по бланку после отстрела при зацепе. Поэтому карбоновые удочки требуют не только бережного обращения в процессе ловли, но и при транспортировке. В идеале такие бланки нужно перевозить в жестких тубусах, что убережет удочку от ударов во время перевозки, а также в походе к точке ловли.

В случае с телескопической конструкцией удилища должное внимание следует уделять чистоте после рыбалки. Дело в том, что песок или грязь, попав в стыки удочки, будут действовать как абразив при каждом складывании-раскладывании снасти, что через определенное время может привести к выходу удилища из строя, поэтому стыки необходимо держать в идеальной чистоте. Телескопические удилища, несмотря на все свойственные такой конструкции особенности и недостатки, достаточно прочно закрепились как на прилавках рыболовных магазинов, так и в арсенале рыболовов

Удобство транспортировки в ряде случаев перевешивает возможные недостатки

Телескопические удилища, несмотря на все свойственные такой конструкции особенности и недостатки, достаточно прочно закрепились как на прилавках рыболовных магазинов, так и в арсенале рыболовов. Удобство транспортировки в ряде случаев перевешивает возможные недостатки.

Основные конструктивные характеристики углеродных лент:

• направленность углеродных волокон: одно-, двух- и четырехнаправленные ленты. В подавляющем большинстве случаев применяются однонаправленные углеродные ленты. Четырехнаправленные углеродные ленты применяются исключительно при сейсмоусилении зданий и сооружений.
• поверхностная плотность углеродных лент (по сути – количество волокон (филаментов) в сечении ленты): обычно варьируется в диапазоне от 200 до 644 г/м2. Самым распространенным значением является – 530 г/м2.
• ширина углеродных лент: существуют изделия шириной от 150 до 1200 мм. Чаще других встречаются ленты шириной 300 мм, это объясняется удобством их монтажа.