Węgiel jest... Carbon: opis, zastosowanie, funkcje i recenzje

Dzisiejsza zaawansowana technologia regularnie wprowadza do naszego życia wiele różnych innowacji, które mogą znacznie je uprościć, a nawet poprawić jego jakość. Zwłaszcza jeśli chodzi o najnowsze osiągnięcia przemysłu chemicznego, którego produkty znajdują zastosowanie w niemal każdej dziedzinie działalności człowieka. Jednym z najnowszych przykładów takiego know-how jest materiał, jakim jest węgiel. Opowiemy o tym szczegółowo w tym artykule.

Definicja

Węgiel z natury jest włóknem węglowym - materiałem kompozytowym o kilku warstwach. Najprościej mówiąc, włókna węglowe w postaci wstęgi, której powłoka z kolei wykonana jest z termoutwardzalnych, polimerowych żywic. Właściwie węgiel to dziś prawie wszystkie materiały kompozytowe, których podstawa nośna przedstawiona jest w postaci włókien węglowych. Jako środki wiążące mogą być jednak stosowane różne materiały pomocnicze.

Koszt

Węgiel jest bardzo drogim produktem końcowym, a jego cena zależy od dużego udziału pracy ręcznej i ogólnie bardzo złożonego procesu technicznego. Aby zrozumieć, jak drogie jest włókno węglowe, porównajmy jego koszt z kosztem stali. Na przykład, podczas gdy kilogram stali będzie kosztował producenta około 1 USD, ta sama waga włókna węglowego jest 20 razy droższa. A jedynym sposobem na obniżenie kosztów tworzywa sztucznego wzmocnionego włóknem węglowym jest wprowadzenie automatyzacji w procesie produkcji.

Zakres stosowania

Pierwotnie włókno węglowe zostało opracowane dla przemysłu lotniczego i samochodowego. Jednak z czasem dzięki swoim unikalnym właściwościom użytkowym (niski ciężar właściwy, wysoka wytrzymałość) znalazł zastosowanie również w innych sferach:

- Budowa statków powietrznych.

- Produkcja różnego rodzaju sprzętu sportowego, wędek, kasków.

- Produkcja wyrobów medycznych i inne.

Właściwości specjalne

Badając czym jest węgiel, zwróćmy uwagę na jego główne pozytywne cechy. Produkty wykonane z tego materiału można uformować w praktycznie dowolny kształt. Dzieje się tak dlatego, że włókno węglowe ma bardzo dużą elastyczność, co z kolei zapewnia optymalne cięcie i rozdrabnianie. Gotowy produkt musi być zaimpregnowany żywicą epoksydową. Przedmioty mogą być bez problemu szlifowane, polerowane, barwione, a nawet drukowane metodą flexo.

Cechy szczególne

Kontynuując rozważania na temat tego, czym jest węgiel (karbon), określ jego unikalne cechy. Wszystkie rodzaje CFRP mają jedną wspólną cechę: wszystkie wykorzystują włókna węglowe o grubości 0,005-0,01 mm, które pracują w trybie rozciągania, ale nie wytrzymują zginania i skręcania. Dlatego włókno węglowe jest materiałem, który jest eksploatowany w postaci tkaniny.Bardzo często do dodatkowego wzmocnienia stosuje się gumę, która nadaje wzmocnieniu z włókna węglowego szary odcień.Ogólnie rzecz biorąc, włókno węglowe charakteryzuje się odpornością na zużycie, wytrzymałością, sztywnością i niskim ciężarem właściwym. Jego gęstość jest w okolicach 1450 kg/cu.m. do 2000 kg/m3.

Subtelności procesu produkcyjnego

Włókna z włókien węglowych są wytwarzane w powietrzu w procesie obróbki cieplnej. Oznacza to, że organiczne lub polimerowe włókna są utleniane w temperaturze 250 stopni Celsjusza przez cały dzień. Karbonizacja - ogrzewanie otrzymanych włókien w środowisku gazu obojętnego w zakresie temperatur 800-1500 stopni w celu przygotowania struktury molekularnej do optymalnej. Po tym następuje grafityzacja w tym samym środowisku, ale już w temperaturze do 3000 stopni Celsjusza. Proces ten można powtórzyć kilkakrotnie, aby zwiększyć stężenie węgla do 99%.

Forma produkcji

Włókno węglowe może być zarówno krótkie, cięte, jak i w postaci ciągłych pasm na szpulach. Ale, jak wspomniano powyżej, węgiel ma słabą odporność na zginanie, więc włókno węglowe jest często kształtowane w sieć zwaną Carbon Fabric. I występuje w różnych splotach: jodełka, splot koszykowy itp. Czasami włókna są po prostu przeplatane przed wylaniem żywicy dość dużymi szwami.Podłożem jest najczęściej żywica epoksydowa, w której włókna węglowe układane są warstwowo. Arkusz o grubości jednego milimetra zawiera w zasadzie trzy lub cztery takie warstwy.

Zalety

Carbon ma cały szereg niezaprzeczalnych zalet, wśród których powinniśmy wskazać:

- Niski ciężar właściwy. Nawet aluminium jest o 20% cięższe od omawianego materiału.

- Carbon połączony z Kevlarem jest tylko nieznacznie cięższy od swojego gumowego odpowiednika, ale jest o wiele bardziej wytrzymały i pod wpływem obciążenia udarowego tylko się kruszy, ale nie rozbija się na drobne cząstki.

- Odporność na wysokie temperatury. Węgiel może wytrzymać do 2000 stopni Celsjusza.- Posiada dobrą absorpcję ciepła i doskonałe tłumienie drgań.

- Odporność na korozję.

- Ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i wytrzymałość na zrywanie.

- Jest estetyczny i dekoracyjny.

Wady

Jednak włókno węglowe ma takie negatywne cechy w porównaniu z wyrobami metalowymi:

- Duża wrażliwość na uderzenia ostrych punktów.

- Trudne do przywrócenia, jeśli wyszczerbione, złamane lub porysowane.

- Palenie i blaknięcie w jasnym świetle słonecznym. Dlatego też wszystkie aplikacje węglowe są pokrywane specjalnym lakierem lub emalią.

- Produkcja jest raczej czasochłonna.

- Problemy z usuwaniem i ponownym użyciem. W miejscach bezpośredniego kontaktu z metalem zaczyna powstawać korozja, dlatego w tych miejscach mocuje się specjalne wkładki z włókna szklanego.

Opinia użytkowników

Na zakończenie zwróćmy uwagę na opinie ludzi o opisanym w artykule produkcie branżowym. Czym więc jest węgiel? Materiał ten według wielu użytkowników jest bardzo dobry ze względu na swoją trwałość, a jednocześnie lekkość. W szczególności doceniają go rybacy, którzy od dawna używają wędek, z których wiele opartych jest na węglu. Oczywiście oprócz tego takie wędziska są również dobre pod tym względem, że mają dużą trwałość, ponieważ charakteryzują się również zwiększoną odpornością na ścieranie.