EN
Көріністерге қарай, көмір шәкіртін қолдану туралы
Көміртегі талшықтары өзінің беріктігі мен жеңілдігінің үйлесімділігіне байланысты материалдар ғылымы әлемінде ерекше орын алады, өйткені оның орнын басатын басқа ештеңе жоқ. Бұл затты неліктен қатты ерекше етіп тұр? Бұл негізінен шайыр немесе пластмасса негізінде өте тығыз орналасқан көміртегі талшықтарынан тұрады. Нәтижесінде салмағына қарамастан өте берік болып шығады. Сол себепті әр грамм маңызды болатын әуе қозғалтқыштарының бөлшектері мен жарыс көліктерінің корпусында кездеседі. Спорттық заттарды шығару бойынша компаниялар да оны жақсы көреді: ракеткалар, велосипед рамалары, хоккей сапкалары т.б. Бұл дәстүрлі материалдар енді орындай алмайтын жағдайлардың бәрінде қолданылады. Әртүрлі салалардағы өндірушілер заттарды көбірек берік етіп жасауға, бірақ соған қарамастан жеңіл ұстауға тырысады, ал көміртегі талшықтары әрқашан ең жақсы нұсқа болып табылады. Қажетті жерде беріктік қасиетін сақтап, әртүрлі қолданыстарда өте жеңіл болып қала береді.
Неде көмір шәкірт?
Құрамында және өндіріс процесі
Көміртегі талшық негізінен көміртегі атомдарынан тұрады, бұл материалды көптеген салаларда ерекше ететіндей етіп орналасады. Бұл көміртегі атомдары кристалл тәрізді үлгі бойынша байланыстар құрған кезде, олар өте берік және әлдеқайда жеңіл затты құрайды. Көміртегі талшығын дайындау полиякрилнитрил немесе қысқаша айтқанда PAN деп аталатын заттан басталады. Бұл зат тотығу деп аталатын жылу өңдеу процесстерінен кейін көміртегілендіру аясынан өтеді. Бұл кезеңдер барысында материал өте қатты қыздырылады, сондықтан көміртегі емес бөліктері жанып кетеді де, көміртегі талшығы ретінде танылатын жұқа жіпшелер ғана қалады. Сапалы нәтиже алу үшін өндіріс барысында температура параметрлеріне мұқият назар аудару қажет. Қаншалықты ұқыпты дайындалғанына қарай, көміртегі талшығы салмақ маңызды болған жерде, бірақ беріктіктен бас тартпайтын көптеген жерлерде өте жақсы жұмыс істейді. Қазіргі кезде оны аспанда ұшып жүрген ұшақтардан бастап, жолдармен жүріп жатқан көліктерге дейін барлығында көруге болады.
Негізгі қасиеттер: Жеңіл веске ие, Силик, Қарым-қатынас
Көміртегі талшық неге оқшау ерекше? Негізінен, оның өте жеңіл болғанымен, қатты беріктігінде. Басқа ешбір материал осы жағынан жақында орналаспаған. Салмақ пен беріктік туралы сөз болғанда, көміртегі талшық тіпті жеңіп шығады. Мысалы, болатпен салыстырсақ, көміртегі талшық сынғанға дейін шамамен бес есе көп керілу күшіне төтеп бере алады, яғни ол сынып қалмай немесе бұзылмай әртүрлі қатты әсерлерге төтеп бере алады. Беріктік – бұл тұрақтылықтың бір ғана жағы емес. Көміртегі талшық металдар сияқты уақыт өткен сайын татбен және тозумен қапталмайды. Сол себепті әуе қозғалтқыштарының бөлшектерінен бастап, онда тұрақты қысым өзгерістеріне қарамастан ондаған жылдар бойы қызмет етуі керек, құрылыс материалдарынан ауа райының қолайсыз жағдайларында пайдаланылатын, тіпті жарыстар кезінде шектен шыққан күштерге ұшырайтын спорт құралдарына дейін барлығында кездеседі. Өндірушілер онымен жұмыс істеуді де жақсы көреді, себебі олар салмағы аз болса да, үлкен кернеулерге төтеп бере алатын заттар жасай алады, соның арқасында бірнеше салада ақшаны үнемдеуге және жалпы өнімнің сапасын арттыруға болады.
Карбондық Жолақ және Текстильлер Өзекті Салаларда
Ұшу Құрылғылары: Уақыттың Эффективтілігін Өзгерту
Әуе қозғалтқыштарын жасайтын компаниялар ұшақтарды жеңілдетіп, ауадағы әуе қозғалысын тиімді етуге тырысып, көміртегі талшықтарын шектен шығарып пайдалануда. Ұшақтар осындай материалдар арқылы салмақтан арылған сайын, отынды аз жұмсайды, бұл әсіресе реактивті отын бағаларының өсуі мен қоршаған ортаны қорғау талаптарының қатаңдауына байланысты маңызды. Зерттеулер көміртегі талшықтарын пайдаланып жасалған коммерциялық ұшақтар отын шығынын 20%-дан 30%-ға дейін азайта алатынын көрсетті, бұл уақыт өте келе атмосфераға шығарылатын жылыжай газдарының азаюы мен эксплуатациялық шығындардың төмендеуіне әкеледі. Тағы бір үлкен артықшылық – көміртегі талшықтары ұшақтардың ұшу барысында сенімді болуын арттыратын дәстүрлі материалдарға қарағанда ауа райының қолайсыз жағдайларына төзімдірек. Бұл қазіргі заманғы стандарттарға сәйкес келуге тырысатын авиакомпаниялар үшін жолаушылардың қауіпсіздігін арттырып қана қоймай, сонымен қатар ұшу көрсеткіштерінің де жақсаруына ықпал етеді.
Автомобилестік: Жылдамдық, Қауіпсіздік және Тұрақтылық
Көміртегі талшығы автомобиль өндірісіндегі ойынды өзгертіп жатыр, көліктерді тезірек, қауіпсізірек және планета үшін жақсы етіп жасайды. Үкіметтер шығарындыларға қарсы қатты шаралар қабылдаған сайын, автокөлік өндірушілер материалдардың супер жеңіл түрлерін пайдалануға көшті. Салмағы жеңіл болған сайын көліктердің жанармай жұмсауы аз болады, сондықтан олардың жалпы табиғатқа зияны да аз болады. Ferrari мен McLaren сияқты жоғары дәлдіктегі спорт көліктерін жасайтын компаниялар бұрын-ақ көміртегі талшығын пайдаланып келеді, себебі көліктер соқтығысқан кезде бұл материал энергияны жақсы жұтады және ішіндегі жүргізушілерді қорғайды. Қазіргі таңда көміртегі талшығын қымбат суперкөліктермен ғана байланыстырсақ та, массалық өндірушілер де оны пайдаланып жатыр. Салмағы жеңіл болған сайын көліктің өнімділігі артады және сонымен қатар компаниялар қуатты қозғалтқыштарды құрбан етпей-ақ экологиялық инициативаларға өз үлесін қосып жатқанын айта алады.
Спортивтік құжаттар: Дәлдік және жылдамдық
Көміртекті талшық пайда болғаннан бері спорт заттары бұрынғыдай болмай қалды. Қазіргі кезде спортшылар салмағы аз, бірақ сынбай-жарылмай қатты соққыға шыдайтын жабдықтарға ие. Мысалы, теннис соқасын алыңыз – олар ескі ағаш модельдеріне қарағанда жеңілірек, бірақ әлі де қатты күшпен соғуға болады. Жол велосипедтері де осындай – жарысушылар көміртекті талшықтан жасалған рамалар арқасында құлап тұрған жылдамдықпен жүре алады. Зерттеулер көрсеткендей, жарысшылар көміртекті талшықты жабдықтарға ауысқан кезде олардың нәтижелері барлық жолдарда жақсарады. Сондықтан көптеген кәсіби командалар көміртекті талшық технологиясына ауысуға үлкен қаржы салады – ол тек қана нәтиже береді, бұрынғы материалдармен жасалған жабдықтар оған теңдесе алмайды.
Қоршаған және заңыту: Кешірме тактикалық шешімдер
Әскери әрі қорғаныс саласында көміртекті талшыққа ерекше көңіл бөлінеді, себебі оның көмегімен өте жеңіл әрі өте берік конструкциялар жасау мүмкін болады, олардың қатаң талаптарына сай келетіндей. Көміртекті талшықтың ерекше құндылығы – радиосигналдарды азайту мүмкіндігінде, бұл әскерлерге барлау операциялары мен елдің қауіпсіздігін қамтамасыз ететін бақылау жұмыстарын жүргізгенде нақты артықшылық береді. Пентагонның соңғы шығындар туралы есептеріне қараңыз – қорғаныс жобалары бойынша келісімшарттардың көбі көміртекті талшықтан жасалған бөлшектерге арналып отыр. Қазіргі заманғы соғыс техникасы күн сайын күрделеніп келе жатқандықтан, әскерлерге тек ұзақ қызмет ететін ғана емес, соғыс тиімділігін арттыратын жабдықтар қажет болып отыр. Сол себепті көптеген генералдар қазіргі заманғы аренада алда болу үшін көміртекті талшықты пайдалану міндетті шарт екенін мойындайды.
Карбон жолауының тissулерінің плюстары
Салыстырмалы тегін-сапқа қатынасы
Көміртегі талшықтың өзінше жеңіл болғанымен, өте берік болып келеді, сондықтан да көптеген салалар оған қатты сүйеніп жатыр. Әуе-космостық өнеркәсібі ұшақтардың қатты болғанымен, ауыр болмауын қажет етеді, ал көліктер үшін қауіпсіздікті жоғалтпай, өнімділікті арттыру маңызды. Зерттеулер көміртегі талшықты бөлшектерге ауысқан кезде өндірушілер материалды аз пайдаланса да, тұрақтылық деңгейі сол күйінде қалатынын көрсетті. Бұл көліктердің жанармай шығыны аз болып, одан әрі алысқа баратынын білдіреді, бұл компаниялар үшін құндылық пен қоршаған ортаға әсерді азайту маңызды болып табылады.
Күштілік пен ұзақ өмірбаптарды жетілдіру
Көміртегі талшықты мата өзінің беріктігі мен ұзақ пайдалану мерзімімен ерекшеленеді, сондықтан осындай құрылымдар қатты жағдайларда пайдаланса да, бұзылмайтын болады. Өнімдер бұл материалды пайдалану әдетте уақыт өте келген сайын азырақ жөндеу керек етеді және басқа нұсқаларға қарағанда ә существеннее ұзақ уақыт пайдалануға болады. Кәдімгі материалдар күн сәулесіне немесе ылғалдылыққа ұшырағанда бұзылып кетеді, бірақ көміртекті талшын әрі қарай жұмыс істеп тұрады. Айырмашылық ең алдымен ауыл шаруашылығында қолданылатын жабдықтарда байқалады, онда жабдықтарды ауыстыру сирек қажеттілікке айналады, ал әдетте бұл әртүрлі шығындар кестесіне енеді. Ұзақ мерзімді пайдалану тұрғысынан қарағанда көміртекті талшын қаржылық тұрғыда мағыналы, өйткені оның бастапқы құны жоғары болғанымен, бүгінгі таңда қол жетімді басқа барлық нұсқалардан ұзақ істейді.
Дизайн гибкестігі және персоналдау
Көміртегі талшықты мата дизайнының нұсқалары мен дайындау бойынша жұмыстарда өзіндік ерекшеліктерін әкеледі, сондықтан өнімнің өзгеше көрсеткіштеріне деген сұраныс көп болып табылады. Матаның иілгіштігі компаниялардың әртүрлі салалардағы нақты жұмыстар үшін өнімдерін қажетті формаларға ие етуіне мүмкіндік береді. Инженерлер талшықтардың біріктірілу және қабатталу әдістерін шығармашылықпен қолданып, материалдың қасиеттерін арттырады. Осындай әдістермен жасалған өнімдер жиі күтілген нәтижеден жоғары нәтиже көрсетеді. Кейбір өндірушілер өндіріс кезінде тігіс үлгілерін өзгерту арқылы ұстамдылық пен салмақты азайтудың күтпеген жақсартуларын да байқаған.
Жоғары перформанс қолданбаларында карбондық волокнодың геометриясы
Қамтамасыз өнімдер технологиясында інновациялар
Көміртегі талшықтарын жасау тәсілдеріндегі жаңа жетістіктер өндірушілер үшін өзгерістер әкелуде, өйткені процесстер жылдамырақ және арзандау болып табылады. Сонымен қатар, біз соңғы кезде ресурстарды аз қажет ететін әдістер арқылы жасыл өндірістің де нақты прогреске жеткенін көріп жатыпмыз. Мысалы, көміртекті талшық материалдарымен бірге 3D басып шығару технологиясын алуға болады. Бұл технология компанияларға тәжірибелік нұсқаларды бұрынғыдан ә существенно жылдамырақ жасауға мүмкіндік береді, уақыт пен ақшаны үнемдеуге көмектеседі. Өнеркәсіп саласында жұмыс жасайтын көптеген адамдар бұл жетістіктер көміртекті талшықтың тек ғарыштық өнеркәсіп немесе жоғары сапалы спорттық құралдарда ғана емес, сонымен қатар салмағы маңызды, бірақ құны төмен болуы керек күнделікті өмірде қолданылатын әртүрлі өнімдерде кеңінен қолданыла бастайтынына сенімді.
Таза энергия және роботикаға дейін кеңейту
Көміртегі талшығының өте жеңіл әрі өте берік болу сияқты қасиеттері бар, соған қоса қазіргі таңда кең таралған үлкен жел элетр станциясының желілерін жасау сияқты қайта өңделетін энергия жобалары үшін өте қолайлы. Бұл қасиеттер инженерлерге салмағы ауыр аналогтарына қарағанда тіпті көбірек электр энергиясын өндіретін үлкен турбиналарды салуға мүмкіндік береді. Роботтар әлемінде де өндірушілер салмағы жеңіл болып келгенімен, қысымға төзімді болып келетін бөлшектер жасау үшін көміртегі талшығын пайдалануға бастап келеді, соның арқасында машиналардың қозғалыс мүмкіндіктері мен жалпы өнімділігі артады. Екі өнеркәсіпте де болып жатқан жағдайларды қарастырсақ, өсу үшін әлі де кең мүмкіндіктер бар. MIT және басқа да бірнеше оқу орындарының соңғы зерттеулері келесі онжылдықта көміртегі талшығын пайдалану қарқынының тұрақты түрде өсіп отыратынын, сонымен қатар компаниялар өз операцияларын «жасыл» түрге айналдыруда болған сайын қоршаған ортаны қорғау артықшылықтарының құны төмендеп, ескермей кетуге болмайтын деңгейге жететінін көрсетіп отыр.
Құрастаушы практикалар және циклік экономика
Тұрақтылық қазір басқа да көптеген салаларда маңызды орын алады, ал көміртегі талшықтарын өндіру де бұдан тыс емес. Бұл материалды қайта өңдеу мен қайта пайдалану – таңбалануы тиіс ең басты бағыт ретінде танылуда, әсіресе көміртегі талшықтарымен жұмыс істеу қиын болып қала береді, өйткені оның құрылымы өте күрделі. Бізге дейінгі кезде шеңберлік экономика туралы сөз болып жүрген сияқты, енді кәсіпорындар бұны түсініп келеді. Біз көміртегі талшықтарын қайта өңдеудің тиімді әдістерін анықтауға нақты инвестициялар салынып жатқанын көріп отырмыз. Алдағы уақытта көміртегі талшықтарын өндіру әдістерінде маңызды өзгерістер болады деп күтілуде, соның нәтижесінде қалдықтар азаяды және ресурстарды тиімді басқару қажетті практикаға айналады, ал экологиялық әсер туралы ойлау тек қана қосымша ғана болып қала бермейді.
Жиі қойылатын сұрақтар
Көміртек талшығын жоғары өнімділіктегі қолданбаларда ерекше ететін не?
Көміртек талшығы өзінің жоғары беріктігі мен салмағы, жеңіллігі және беріктігімен ерекше, сондықтан оны аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібі сияқты талапты салалар үшін өте қолайлы етеді.
Көміртек талшығы қалай жасалады?
Карбондық волокно полиякрilonitril (PAN) жасырын атомтарды өшіру үшін окисления мен карбонизация процестері арқылы жасалады, сондай-ақ күшті, салыстырмаға сай карбондық шаңдар алу нәтижесін береді.
Қай санаттар карбондық волокнодан ең көп пайда болады?
Уақытша, автокөлік, спортивтік табиғаттық құралдар және қорғаныс пен қарым-қатынас секторлары оның салыстырмаға сай, ұзақ уақыт өтуге мүмкіндік беретін және күшті қасиеттері бойынша маңызды рөл атқарады.
Карбондық волокно қалыптастыруға қалай көмектеседі?
Карбондық волокно қалыптастыруды қосымша топтамаларды қиындау және отқырлау технологияларындағы шығармашылықтар арқылы, бірнеше топтамалардың кемістігін азайтуға мүмкіндік береді.
