Что такок карбон?

Что такое углеволокно?

Если упростить, это синтетическое волокно, которое было нагрето до такой температуры, что полностью обуглилось. Очень тонкие нити образуют волокно, которое затем сплетается в ткань. Загляните в "словарь терминов" чтобы разобраться в типологии волокна.

Чем углеткань или углепластик отличается от карбона?

Ничем. Карбон (англ. сarbon) - это заимствованное слово, наиболее часто употребляется в значении "углепластик" или "углеткань". Так что можно сказать, что карбон это синоним слова углепластик, когда речь идет об изделии. Если же карбон говорят по отношению к материалу, то имеется ввиду углеткань. Так что, попросите собеседника говорить по-русски.

Что такое углепластик?

Углепластик это композитный материал, состоящий из углеродных волокон (углеткани) в качестве армирующего вещества в полимерной матрице. Углеродные волокна в этой комбинации несут нагрузки на разрыв, а полимерное связующее делают изделие упругим на сжатие. Самые совершенные материалы, как натуральные, так и созданные человеком, являются композиционными. Сочетание свойств материалов дает возможность использовать их сильные стороны, компенсируя слабости сильными свойствами второго материала. Простейший пример композитного материала - асфальт. Идею композитов человек почерпнул в природе, ведь дерево тоже пример композитного материала - волокна целлюлозы в матрице природного полимера лигнина. Ещё пример, железобетонные конструкции - стальные прутья в бетоне. Нас окружает разнообразные композитные материалы, в прочностных характеристиках которых не приходится сомневаться.

Как появился углепластик?

Это открытие Британцев. Большая часть базовых исследований в области углеродных волокон и углепластика была проведена в Фарнборо (Farnborough ) в 1901-х годах.

Углепластик лучше металла?

Да, в большинстве небольших конструкционных деталей. Углепластиковые композиты имеют непревзойденные механические свойства. В тех случаях когда низкий вес силовой детали имеет решающее значение, карбон легко превосходит и служит альтернативой металлам. Поэтому легкая авиация и Формула 1 (где в расчёт берется только продуктивность) повсеместно использует карбоновые композиционные материалы.

Насколько лучше?

Прочность на разрыв углеволокна в четыре раза выше, чем у лучших марок стали. И при этом, его масса составляет примерно четверть массы стали. Углепластик также превосходит сталь по усталостным свойствам.

Так почему карбоновая деталь не весит шестнадцатую часть веса стальной детали?

Карбон волокнистый материал. Много тысяч волокон сплетаются в ткань. Ткань и волокна имеют прочность только на разрыв. Вы можете забраться по тонкой веревке, но она не выдержит и собственного веса при сжатии. Поэтому углеродные волокна ориентируются в нескольких направлениях чтобы равномерно использовать прочность на разрыв. Волокна должны удерживаться жесткой матрицей - смоляной составляющей композиционного материала. При высоких механических нагрузках углепластик должен весить около половины веса стального аналога, при этом он будет значительно легче алюминиевой или титановой детали.

Есть ли у карбона другие преимущества перед металлами?

Да. Их много. Металлы изотропны. Это означает, что, например, лист алюминия имеет одинаковую прочность на разрыв во всех направлениях. Углепластик может быть разработан как неизотропный. Например, используя ориентацию волокон в изделии, карбоновая труба может сопротивляться расширению, но быть податливой к продольным нагрузкам. Это свойство используется при конструировании велосипедных рам. И его невозможно достигнуть в металле.

Углепластик дает намного большую свободу в выборе формы изделия, которые могут быть адаптированы к механическим или аэродинамическим потребностям. В то время, как форма металлических изделий ограничивается возможностями изгибов и соединений. Карбоновый композит может формоваться в сложное, но цельное, односоставное изделие, позволяющее нагрузкам свободно распределяться по всей площади. Металлические изделия имеют соединения, которые являются местом скопления нагрузок, ведущих к разрушению. Углепластик превосходит металлы по усталостным и демпфирующим нагрузкам .

Все углеродные волокна одинаковые?

Не совсем, как и во всём здесь важен контроль качества. Все используемые КБ 1901 углеткани выполнены из волокна TORAYCA японского производителя Toray, лидера по объемам производства и качеству углеродных волокон. Такие же углеродные волокна используются большинством авиационных компаний, включая Боинг, и команды Формулы 1.