Углеродное волокно, как мы все часто слышим, - это высокоэффективный материал, обладающий свойствами твердого углерода и технологическими характеристиками мягких текстильных волокон, и известный как король материалов.

Оно часто используется в качестве высококачественного материала в самолетах, ракетах и пуленепробиваемых автомобилях. Впервые углеродное волокно было использовано в автомобилях в Формуле-1. Теперь оно используется и в гражданских автомобилях, окрашенных в черный цвет с нарочито черными узорчатыми деталями из углеродного волокна, которые доставляют удовольствие от вождения.

Как сверхлегкий и мягкий материал делает его прочным автомобильным компонентом? Как можно снизить стоимость углеродного волокна при его использовании в автомобилях?

Лучшие технологии производства углеродного волокна доступны в Японии и США. Япония - крупнейший производитель углеродного волокна в этом столетии, на нее приходится половина мировых мощностей по производству углеродного волокна.

Эдисон изобрел углеродное волокно в 1880 году, да, тот самый Эдисон, который изобрел лампочку. Углеродное волокно было открыто в ходе экспериментов с нитями накаливания, и после более чем 100 лет разработок компания BMW использовала углеродное волокно в моделях i3 и i8 в 2010 году, открыв возможность применения углеродного волокна в автомобилях.

Углеродные волокна в качестве армирующего материала и смола в качестве основы образуют углеволоконные композиты.

Углеродное волокно используется в каркасах, сиденьях, капотах, карданных валах, зеркалах и т.д. Углеродное волокно для автомобилей имеет ряд преимуществ.

Легкий вес: в настоящее время очень актуальны электромобили, поскольку технология батарей ограничена малым радиусом действия, и ее развитие стало узким местом, решить его можно только за счет структуры кузова и замены материалов. Композитные материалы из углеродного волокна на 1/2 легче стали и на 1/3 легче алюминия, при этом самым непосредственным эффектом является увеличение дальности хода и повышение энергоэффективности.

Комфорт: Мягкие и растяжимые свойства углеродного волокна улучшают шумо- и виброизоляцию автомобиля, что значительно повышает его комфорт.

Надежность: Углеродное волокно обладает повышенной усталостной прочностью и хорошо поглощает энергию при столкновении, что позволяет снизить вес автомобиля при сохранении прочности и безопасности, уменьшая фактор риска для безопасности, который возникает при облегчении конструкции.

Увеличенный срок службы: Некоторые аксессуары на автомобилях требуют коррозионной стойкости, подвергаются воздействию высоких и низких температур, а также дыма, и обычные металлические детали не могут гарантировать срок службы в различных условиях. Отсутствие проблем с коррозией и ржавчиной при использовании углеродного волокна увеличивает срок службы автомобильных компонентов.

Процесс производства углеродного волокна

Рисование: сырье нагревается, и из него получается армирующий материал.

Армирующий материал для намотки и формования, в основном различные волокнистые нити: например, бесщелочная стекловолокнистая нить, среднещелочная стекловолокнистая нить, углеволокнистая нить, высокопрочная стекловолокнистая нить, нить из арамидных волокон и поверхностный войлок. Смоляная матрица и различные наполнители. Экструдированные в виде гелеобразных нитей, пластиковые волокна состоят из тысяч тонких нитей.

Стабилизация: окисление при нагревании при 400°C превращает макромолекулу термопластика в термостойкую структуру. Это делает его неплавким и невоспламеняющимся при высоких температурах, сохраняя форму волокна и тепло в стабильном состоянии карбонизации. Нагрев при температуре 1 000-2 000 градусов удаляет неуглеродные атомы, которые чернеют в результате высокотемпературного окисления и затем соединяются с волокном путем карбонизации в печи для карбонизации.