EN
Не болып табылады Карбондық Волокн Композиттер ?
Көміртегі талшықты композиттер өзінің ерекше беріктігі мен қатар өте жеңіл болғандықтан, бәрі таң қалдыратын материалдар болып табылады. Негізінен көміртегі талшықтарынан тұратын полимер матрицасында орналасқан осындай материалдар өте берік болып қана қоймай, сонымен қатар жеңілдігі де сақталады, олар аэроғарыш, автомобиль және ғимараттар салу сияқты салаларда кеңінен қолданылады. Көміртегі талшықтары неге оқшау ерекше? Олар өте қатты болғанымен де тұрақтылығы жоғары болып келеді және қатты жағдайларға шыдай алады. Дәл осы қасиеттердің қосындысы инженерлердің әрбір граммның маңызды болып табылатын жағдайларда көміртегі композиттерге көңіл бөлуінің себебі болып отыр.
Көміртегі талшықты композиттер әртүрлі материалдарды олардың өнімділік сипаттамаларын арттыратындай етіп біріктіру арқылы жасалады. Негізінде, бұл материалдар көбінесе эпоксидті негізделген полимер матрицасында біріккен көміртегі талшықтарынан тұрады. Кейде өндірушілер белгілі бір жұмыстар үшін қажетті ерекше қасиеттер беру үшін қосымша заттар қосады. Мысалы, кейбір қоспалар композиттің жылуға төзімділігін жақсартуға немесе коррозияға төтеп беруге көмектесуі мүмкін. Барлық осы компоненттердің өзара әрекеттесу тәсілі көміртегі талшықты композиттерді әдеттегі материалдар жарамсыз болатын әртүрлі қатаң өнеркәсіптік орталарда өте пайдалы етеді.
Артықшылықтары Карбондық Волокн Композиттер
Көміртегі талшықты композиттер жеңіл әрі өте берік болып келетін қасиеттерімен ерекшеленеді, сондықтан конструкциялардың салмағын азайтуда, бірақ беріктігін жоғалтпай қолдануға болады. Кейбір зерттеулер бұл материалдардың қалың болаттан шамамен бес есе берік екенін көрсетті, бірақ әлдеқайда жеңіл болып келеді. Салмағына қатысты беріктігі әсіресе ұшақ жасау сияқты салаларда айтарлықтай айырмашылық жасайды. Ұшақ жеңіл болған сайын ол аз отын жағып, жалпы алғанда тиімдірек ұшады. Boeing 787 Dreamliner үлгісін мысалға келтіруге болады. Олар көміртегі талшықты бөлшектерді көп пайдаланып, отын шығынын азайтып қана қоймай, қоршаған ортаға тигізетін әсерін де төмендеткен.
Көміртегі талшықты композиттер тек қана берік болып келген жоқ, сонымен қатар олар басқа көптеген материалдарға қарағанда коррозияға тұрақты болып келеді. Металдар уақыт өте келе тат басып, әсіресе қолайсыз ортаға ұшыраған кезде бұзылып кетуі мүмкін. Бірақ көміртегі талшық өзіне тән тұрақтылығымен әртүрлі қатал жағдайларға төтеп береді. Сол себепті экстремалды ауа райы немесе коррозия тудыратын химикаттармен жұмыс істеу қиын болып табылатын кезде, көптеген салалар осындай материалдарға сүйенеді. Мысалы, қайықтар мен автомобильдерді алып қарастырайық. Қайық жасаушылар көміртегі талшық бөлшектерін жақсы көреді, себебі тұзды су қалың металдық бөлшектерді бірнеше ай ішінде түгелдей бұзып шығарады. Автомобиль жасаушылар да дәл солай пайдаланады, ерекше теңіз жағалауларында жолға себілген тұз көліктерге келтіретін зиянды үдетеді. Ұзақ мерзімді пайдалануға болатындықтан, бұл әртүрлі салаларда жыл сайын жөндеу мен ауыстыруға кететін шығындарды үнемдеуге мүмкіндік береді.
Көміртегі талшықты композиттер басқа көптеген материалдарға қарағанда оларды пішімдеуге және ыңғайлауға болатындығымен ерекшеленеді. Оларды тартымды ететін нәрсе – өндірушілердің осындай материалдарды шын мәнінде күрделі пішіндер мен құрылымдарға айналдыра алатындығы. Бұл дегеніміз, стандартты материалдар жарамсыз болып табылатын арнайы қолданыстарға дәл келеді. Мысалы, құрылыс пен спорт заттарын өндіру – жарық велосипед рамаларынан бастап құрылыс компоненттеріне дейінгі барлық нәрсені жасау кезінде көміртегі талшығының ыңғайлау қабілеті үлкен пайда әкеледі. Нақты өнімділікті қарастырғанда, тауарлық беріктік, ұзақ мерзімділік және сол сияқты дизайн нұсқаларының араласуы көміртегі талшықты композиттерді қазіргі таңда көптеген жоғары технологиялық салаларда қолданылатын материалға айналдырды.
Өнеркәсіп салаларында қолдану
Көміртегі талшықты композиттердің пайда болуы бірнеше салада ойын өзгертті, өйткені олар өте жеңіл, бірақ өте берік. Мысалы, әуе әрі қорғаныс саласында өндірушілер оларды ұшақ қанаттарынан бастап әскерлер киетін дене қорғанысына дейін барлығына пайдалана бастады. Нәтижесінде ұшақтардың орташа салмағы азайып, конструкциялық беріктігі сақталып қалды, яғни ұшақтар ұшудың барысында аз отын жұмсайды. Коммерциялық авиация үшін бұл тікелей шығындарды үнемдеуге аударылады, бірақ әрбір қосымша фунттың маңызы бар әскери операциялар үшін бұл тағы да маңызды. Илеспе ұшақтар қосымша қару жүйелерін жылдамдықты сақтап ұстай алады, ал жүк ұшақтары жанармай толтыруға дейін ауыр жүкті алыс қашықтыққа тасымалдай алады.
Автокөлік жасаушылар көміртегі талшықты композиттердің жоғары өнімділік модельдерінде қолданған кезде нақты артықшылықтар беретінін байқады. Бұл материалдар бензиннің аз мөлшерін пайдаланып, әлі де үлкен жылдамдық пен ыңғайлы басқару сипаттамаларын сақтауға көмектеседі. Сонымен қатар, олар автомобиль жасаушыларға әр жыл сайын қатаңдап келе жатқан шығарындыларды реттеу талаптарына сай келуге жеңілдетеді. Көптеген компаниялар көміртегі талшықты материалдарды автомобиль салмағын азайтудың құралы ретінде қабылдауда, бірақ оның қауіпсіздігі мен тұрақтылығын жоғалтпай-ақ. Нәтижесінде автомобильдердің барлығы үшін жақсырақ жанармай үнемдеу және жолда жеңіл болса да, одан да жақсы өнімділік көрсету.
Спорстық құжаттар және дамыту өнімдерінің саласында, карбондық фибралық композиттер қысқа велосипедтер және гольф клубтары сияқты үздік өнімдер үшін таңдаулы материал болып шығып отыр. Бұл композиттер атлеттерге және спортық маншыларға ырыстап, бірақ күшті құжаттар береді, оның іsteу тәжірибелерін және конкуренттігін арттырады.
Құрылыс секторы құрылымдық бекіту жұмыстарына көміртегі талшықты композиттерді енгізе бастады. Бұл композитті материалдар ғимараттардың ұзақ уақыт тұрақтылығын қамтамасыз етеді және оларға қосымша салмақ қоспайды. Нәтижесінде құрылыстардың беріктігі артты және олар уақыт өткен сайын көбірек күш түсіруге шыдайтын болды. Біз мүсіншілер жаңалық пен тұрақтылықты өз жобаларында біріктіргісі келетін ғимараттар салу бағытындағы жаңа тенденцияларда осы материалдың қолданылатынын көріп отырмыз. Көптеген қалаларда енді инфрақұрылымдық шешімдерді жаңарту қажеттілігі туындап отыр және көміртегі талшығы осындай талаптарды орындауға көмектеседі. Дүние жүзіндегі нақты жобаларға қарау ақпараты осы материалдардың дәстүрлі құрылыс әдістерімен бірдей қиындықтарға кездесетін әртүрлі салаларда неге қолданыла бастағанын көрсетеді.
Қызмет етуді және қабілеттілікті қолдану
Көміртегі талшықтарының қоспалары ұзақ мерзімде ақшаны үнемдейді, әлбетте, олардың бастапқы бағасы жоғары болғанымен. Бұл материалдар басқаларына қарағанда қымбат тұрса да, көптеген компаниялар артықшылықтары соңында осы шығындарды төлейтінін байқайды. Бұл материалдар басқаларына қарағанда әлдеқайда ұзақ қызмет етеді, сондықтан жабдықтарды ауыстыруға немесе келешекте жөндеуге ақша жұмсау қажеттілігі азаяды. Мысалы, автомобиль шығарушылары көміртегі құрамдас бөлшектерге ауысқаннан кейін жөндеу бюджетін 30%-ға дейін қысқартқанын хабарлайды. Бірнеше жыл ішінде мұндай үнемдеулер жинақталып, аэроғарыш саласындағы фирмалар мен спорт заттарын жасайтын кәсіпорындардың неге осындай шешім қабылдағанын түсіндіреді. Тұрақтылық маңызды болатын қатты өндірістік орталарда ұзақ мерзімді пайдалану тиімділігі одан әрі айқындалады.
Осындай материалдарды қарастырғанда энергия тұтыну біраз өседі. Көміртегі талшықты композиттер салмағы бойынша дәстүрлі нұсқалардан әлдеқайда жеңіл болғандықтан, көлік құралдарының жүру үшін қажетті энергиясы аз болады, бұл көлік секторы үшін ерекше маңызды. Зерттеулер көлік салмағын шамамен 10 пайызға азайтса, отын үнемдеу әдетте 5-7 пайыз аралығында болатынын көрсетті. Жақсы жүру қабілеті компаниялардың жасыл мақсаттарына жетуге көмектеседі, себебі олар аз отын жағады және жалпы алғанда аз ластану тудырады. Трассадағы тіркемелерден бастап қалалар бойынша жүріп тұрған жеткізу фургондарына дейін, жеңіл көліктер қоршаған ортаға де, қаржылық нәтижеге де жақсы әсер етеді.
Көміртегі талшық күшті жағдайларда өте жақсы орындайтындықтан, көптеген өндірушілер қатты қолдану үшін оны жеңу қиын болып табылады. Тестер оның сынбай-ақ қайталанатын кернеуді шыдай алатынын көрсетеді, бұл әртүрлі салаларда сапаны басқару бойынша жүргізілген зерттеулердің көлемін ескерсек түсінікті. Әуе құрылысы немеса жарыс машиналарын шығару сияқты орындарда ұзақ уақыт бойы әр апатты жағдайларға төзімді болуы маңызды. Көміртегі талшықпен жұмыс жасайтын компаниялар тек мақсаттарына ғана жетіп қоймайды, сонымен қатар әдетте өнімдердің қаншалықты ұзақ өмір сүруі мен қысым астындағы тиімділігі туралы ойлағаннан да асып түседі.
Проблемелер және інновациялар
Көміртегі талшықты композиттер материалдарды жасау мен қайта переработка жасау саласында үлкен қиыншылықтарға тап болып отыр. Оларды өндіру құны әлі де жоғары, ал ескі бөлшектерді қайта переработка жасау өте қиын, өйткені нақты көміртегі талшықтарын қайта алу өте қиын. Салалық деректер қайта переработка әдістерінің көбісі компоненттерді жоңқалау немесе өте жоғары температураға дейін қыздыру екенін көрсетеді, бұл екі жағдайда да шығындарды айтарлықтай арттырады. Бұл қосымша шығындар өндірушілердің өсу сұранысына қарамастан, нарықтарын кеңейтуге кедергі жасайды.
Алдында көптеген дәйексіздер барымен, жаңа өндіріс технологиялары осы салада өнімдерді шығару әдістерін өзгертіп жатыр. Мысалы, Автоматтандырылған талшық орналастыру жүйелері мен 3D басып шығару технологиялары өндірістің заманауи әдістеріне жетекшілік етіп жатыр. Бұл әдістер зауыттардың тиімді жұмыс істеуін қамтамасыз етіп, өнімдерді шығару уақытын қысқартып жатыр. Ерекше қызықтыратын жағдай, осындай құралдарды енгізген компаниялар өз операцияларының күн сайын тегіс жүретінін байқап жатыр. Сондай-ақ, өнімдерді өндіру құны төмендейді, бұл көміртегі композит материалдар өндірісін шектейтін негізгі мәселе болып табылатын құн мәселесіне көмектеседі. Көптеген өндірушілер жай ғана осындай технологияларды өз жұмыстарына енгізу арқылы пайда көрсеткен.
Тұрақтылық бүгінгі күні тек қана мода сөз емес, сонымен қатар біз көріп жатқан барлық технологиялық жетістіктермен қатар кәсіпкерлік үшін маңызды мәнге ие болып табылады. Көптеген өндірушілер қазір шын мәнінде қалдықтарды өңдеу үшін және әдетте қоқыс орындарына түсетін материалдардың жаңа пайдалану жолдарын іздестіру үшін нақты ақша жұмсайды. Әсіресе көміртегі талшықты композиттер үшін жасыл бағыт өте маңызды, себебі дәстүрлі өндіру әдістері қоршаған ортаға күрт әсер ететін проблемалар туғызады. Бүкіл өнеркәсіпте ойдағыдай тұрақты көміртегі ізіне назар аударатын тұтынушылары бар нарықтарда өзінің өміршеңдігін сақтау үшін өнеркәсіпті тазалау қажеттілігі түсінікті. Әлбетте, осындай өнімді материалдарға деген сұранысты өсіру мен қоршаған ортаны қорғау арасындағы кернеу өрісіндегі ойыншылардың көпшілігі үшін әлі де шешілмеген қиыншылық болып табылады.
Жалпылау арқылы, карбондык композиттердің өндірісі мен қайта өңдеуі тәртібіне байланысты айырмашылықтар бар, бірақ жаңа өндіріс технологияларын қабылдау және ұранмен қатарланған фокусты қамтамасыз ету, осы қиындықтарды шешуге және индустриялық дамуға қолдау үшін тұрақты қадамдар береді.
Карбондык композиттердегі келешекті тенденциялар
Көміртегі талшықты композиттер жаңа салаларға еніп келеді, әсіресе қайта өңделетін энергия жүйелері мен заманауи инфрақұрылым жобаларында. Өндірушілер осы материалдарды шығару әдістерін жетілдіре түскен сайын, өндіріс желілеріне цифрлық құралдарды енгізу сапасы жоғары өнімдерді уақыт және ресурстар үнемдеу арқылы алу мүмкіндігін берді. Сарапшылар көміртегі талшықтың өсуіне болжам жасайды, ал кейбір бағалар бұл сала бірнеше жыл бойы жылына шамамен 10% өсуі мүмкін дейді. Неліктен? Өйткені әртүрлі салалардағы компаниялар салмағы жеңіл, бірақ берік материалдарды талап етеді. Әуе-космостық компоненттерден бастап жел турбинасының жапырақшаларына дейін көміртегі талшық құрылымдық тұрақтылық пен өнімділік стандарттарын сақтай отырып жаңалау жолдарын іздеуде жатқан кәсіпорындар үшін барған сайын маңызды болып отыр.
Жиі қойылатын сұрақтар
Карбондық волокнодан тұратын композиттік материалдар неден тұрады?
Карбондық волокнодан тұратын композиттік материалдар карбондық волокндердің полимердік смолаларда, эпоксид немесе басқа қоспалармен біріктірілген құрылымында ішкілікте болады, сонымен қатар термік стабильдік пен коррозияға қарсы қарым-қатынасты жақсарту үшін қосымша элементтермен толықтырылады.
Аэрокосмос саласында карбондық волокнодан тұратын композиттік материалдар қандай себептермен таңдалады?
Олар қатынасқа сай жоғары күш-сапалы қатынасты таңбалауға, салыстырмалы тегін азайтуға мүмкіндік береді, бұл уiku кеңістік қолданбаларында горючі қажеттілігін және ерекше қабілеттерді жоғарыластырады.
Углеңкеңіш композиттер құрылыс қиырлығына қандай тәсіл етеді?
Құрылыс қиырлығын азайту арқылы углеңкеңіш композиттер горючі қажеттілігін және шығындар стандарттарын жақсыратады, бұл экологиялық саналымен сәйкес болу үшін маңызды.
Углеңкеңіш композиттерді қайта өңдеудегі мәселелер қандай?
Қайта өңдеу процесі үлкен температураларда бөлінуші немесе қызғыру керек, бұл қайта қолдауға қиындықтар қосады.
