Віды матэрыялаў з вугляроднага валакна і іх прымяненне

Вугляроднае валакно , таксама вядомае як графітнае валакно, - гэта высокапрадукцыйны матэрыял, які складаецца ў асноўным з атамаў вугляроду, размешчаных у мікраскапічных крышталічных структурах, якія ўтвараюць доўгія тонкія валакна. Кожнае валакно звычайна мае дыяметр 5-10 мікраметраў і змяшчае 90-99% вугляроду, што дае вам выключную трываласць, калянасць і лёгкія ўласцівасці. Вугляроднае валакно шырока выкарыстоўваецца ў праектах аэракасмічнай прамысловасці, аўтамабільнай прамысловасці, спартыўнага абсталявання, ветраэнергетыкі і электронікі дзякуючы сваёй высокай трываласці на разрыў, высокаму модулю, устойлівасці да карозіі і тэрмічнай стабільнасці.

Вытворчасць і віды вугляроднага валакна

Вытворчы працэс:

Вы можаце атрымаць вугляродныя валакна шляхам піралізу матэрыялаў-папярэднікаў (звычайна ПАН, смалы або віскозы) у бескіслародным асяроддзі пры высокіх тэмпературах. Гэты працэс выраўноўвае атамы вугляроду ў крышталічную структуру ўздоўж восі валакна, даючы вам валакна з высокімі механічнымі характарыстыкамі.

Тыпы вугляроднага валакна па папярэдніку:

На аснове PAN: высокая трываласць, шырока выкарыстоўваецца ў аэракасмічнай і аўтамабільнай прамысловасці.

На аснове кроку: высокі модуль, ідэальна падыходзіць для прамысловых дакладных прыкладанняў.

На аснове віскозы: меншы кошт, прыдатны для агульнага прамысловага выкарыстання.

Агляд уласцівасцяў:

Высокая трываласць на разрыў : мацней сталі па вазе.

Высокая калянасць : Выдатная ўстойлівасць да выгібу.

Лёгкі : у 4–7 разоў лягчэйшы за сталь.

Віды матэрыялаў з вугляроднага валакна

1.Тканіна з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Тканы матэрыял, даступны ў UD, двухнакіраваным і саржавым перапляценні.

Гнуткі, просты ў выразанні і фарміраванні, сумяшчальны з рознымі метадамі апрацоўкі: ручная кладка, вакуумнае фармаванне пакетаў, уліванне смалы.

Забяспечвае ўстойлівасць да стомленасці, устойлівасць да карозіі і высокую тэмпературу.

прыкладанні:

Аўтамабільныя кузаўныя панэлі, аздабленне салона, спойлеры.

Карпусы лодак, палубы, рулі.

Абцякальнікі матацыклаў, паліўныя бакі, ахоўныя кажухі.

Ланжэйры і абшыўкі ветравых турбін.

Каркасы аэракасмічных БЛА, спадарожнікавыя кампаненты і спартыўнае абсталяванне.

2. Ліст з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Жорсткія кампазітныя панэлі, вырабленыя са слаістай вугляроднай тканіны са смалой.

Даступны ў рознай таўшчыні і арыентацыі валокнаў.

Высокая калянасць, стабільнасць памераў і ўстойлівасць да стомленасці.

Можна рэзаць, свідраваць і апрацоўваць.

прыкладанні:

Электроніка і прамысловыя кранштэйны, мацавання, ахоўныя панэлі.

Аўтамабільныя ўзмацняльныя панэлі і пліты шасі.

Скейтборды, пласціны беспілотнікаў, шасі RC.

Лёгкія аэракасмічныя панэлі.

3.Труба з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Полыя цыліндрычныя канструкцыі з высокай трываласцю, малой масай і ўстойлівасцю да кручэння.

Вырабляецца з дапамогай намоткі ніткі, пултрузіі або згортвання ў рулон.

Устойлівы да карозіі і высокіх тэмператур.

прыкладанні:

Каркасы БЛА, аэракасмічныя канструкцыі.

Веласіпедныя рамы, стойкі для гольф-клюшак, лыжныя палкі.

Аўтамабільныя прывадныя валы, кампаненты падвескі, каркасы бяспекі.

Рабатызаваныя рукі і прамысловыя канструкцыйныя апоры.

4.Ламінат з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Шматслойныя кампазіты для індывідуальнай накіраванай трываласці і калянасці.

Даступны ў выглядзе ламінату з папярэдняй падрыхтоўкай або мокрага кладкі.

Высокая ўстойлівасць да стомленасці і стабільнасць памераў.

прыкладанні:

Аэракасмічныя панэлі фюзеляжа, крылы, каркасы БЛА.

Аўтамабільныя панэлі шасі, спойлеры і кузаў.

Лопасці ветравых турбін.

Дэталі і формы прамысловых машын.

5.Заслона з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Тонкія, лёгкія, бязладна арыентаваныя валакна.

Паляпшае аздабленне паверхні, цякучасць смалы і ўстойлівасць да драпін.

прыкладанні:

Касметычныя пласты на бачных аэракасмічных і аўтамабільных частках.

Ахоўныя пласты для марскіх палуб і корпусаў.

Ўмацаванне ў прамысловых ламінатаў і формаў.

6.Нарэзаная нітка з вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Кароткія валакна для змешвання са смоламі або тэрмапластамі.

Паляпшае трываласць на разрыў, калянасць і ўдаратрываласць.

Падыходзіць для ліцця пад ціскам, прэсавання і 3D-друку.

прыкладанні:

Аўтамабільныя ўнутраныя панэлі і прыборныя панэлі.

Карпусы машын і прамысловыя кампаненты.

3D-друкаваныя ніткі з вугляроднага валакна.

Спажывецкі спартыўны інвентар і корпусы электронікі.

7.Парашок вугляроднага валакна

Характарыстыкі:

Дробна здробненыя вугляродныя валакна, якія выкарыстоўваюцца ў якасці дадаткаў у кампазітах, металах або пластмасах.

Паляпшае механічныя, цеплавыя і электрычныя ўласцівасці.

прыкладанні:

Токаправодныя пакрыцця, экранаванне ад электрамагнітных перашкод, цеплаадводныя дэталі.

3D-друк высокапрадукцыйных нітак.

Армаваныя пластмасы, формы і панэлі.

Лёгкія напаўняльнікі для аўтамабільных і аэракасмічных кампазітаў.

Параўнанне прадукцыйнасці вугляроднага валакна

Тып матэрыялу	Шчыльнасць	Трываласць на разрыў	Модуль	Гнуткасць	Звычайнае выкарыстанне
Тканіна	1,6 г/см⊃3;	3,5 ГПа	230 ГПа	Высокі	Аўтамабільная, аэракасмічная прамысловасць
Прасціна	1,6–1,7 г/см⊃3;	3,2 ГПа	200–220 ГПа	Сярэдні	Панэлі, кранштэйны
трубка	1,5–1,6 г/см⊃3;	3,0 ГПа	220 ГПа	Сярэдні	Рамы, слупы
Ламінаты	1,6–1,8 г/см⊃3;	3,5 ГПа	240 ГПа	Нізкі	Канструктыўныя часткі
Вэлюм	0,5 г/см⊃3;	1,0 ГПа	50 ГПа	Вельмі высокая	Павярхоўны пласт
Сечаная пасма	1,5–1,6 г/см⊃3;	2,8 ГПа	200 ГПа	Сярэдні	Фармаваныя дэталі
Парашок	1,4–1,6 г/см⊃3;	2,5 ГПа	180 ГПа	Нізкі	Напаўняльнікі, пакрыцця

Вугляроднае валакно супраць іншых матэрыялаў

Матэрыял	Суадносіны трываласці да вагі	Ўстойлівасць да карозіі	Кошт	Звычайнае выкарыстанне
Вугляроднае валакно	Выдатна	Выдатна	Высокі	Аэракасмічная, аўтамабільная
Шкловалакно	Сярэдні	Добра	Нізкі	Лодкі, агульныя кампазіты
сталь	Высокі	Бедны	Сярэдні	Канструкцыйныя, аўтамабільныя
Алюміній	Сярэдні	Сярэдні	Сярэдні	Аўтамабільныя панэлі

Метады апрацоўкі вугляроднага валакна

Тканіна / ламінат: ручная кладка, вакуумны мяшок, уліванне смалы.

Ліст / труба: рэзка, свідраванне, апрацоўка з ЧПУ.

Нарэзаная нітка / парашок: ліццё пад ціскам, кампрэсійнае фармаванне, 3D-друк.

Апрацоўка паверхні: УФ-пакрыццё, фарба, аздабленне смалой.

Прыкладанні і галіновая інфармацыя

Унікальнае спалучэнне лёгкай трываласці, калянасці і ўстойлівасці да карозіі вугляроднага валакна робіць яго незаменным у розных галінах прамысловасці. Ніжэй мы вывучым, як розныя сектары выкарыстоўваюць матэрыялы з вугляроднага валакна JLON, падмацаваныя прыкладамі з рэальнага свету.

1. Аэракасмічная прамысловасць

прыкладанні:

Панэлі фюзеляжа самалёта, лонжероны крыла і паверхні кіравання

Каркасы і канструкцыйныя абалонкі БПЛА (беспілотнага лятальнага апарата).

Кранштэйны для спадарожнікаў, антэнныя штангі і корпусы прыбораў

Прыклад выпадку:
вытворца БПЛА замяніў традыцыйныя алюмініевыя рамы на трубы і тканіны з вугляроднага валакна JLON, дасягнуўшы зніжэння масы канструкцыі на 20% і палепшанай стабільнасці палёту ў турбулентных умовах.

2. Аўтамабільная прамысловасць

прыкладанні:

Кузаўныя панэлі, спойлеры і кампаненты шасі гоначнага аўтамабіля

Унутраная аздабленне, панэлі прыбораў і рамы сядзенняў

Структурныя ўзмацняльнікі для лёгкіх электрамабіляў

Прыклад выпадку:
у праекце высокапрадукцыйнага гоначнага аўтамабіля выкарыстоўваўся ламінат з вугляроднага валакна JLON у шасі і панэлях кузава, што дазволіла знізіць агульную вагу на 30 кг і палепшыць паскарэнне 0–100 км/г на 0,2 секунды.

3. Ветраэнергетыка і марская прамысловасць

прыкладанні:

Лопасці, лонжероны і вечка гондол

Карпусы лодак, палубы і рулі

Структурныя ўзмацняльнікі для яхт і марскога абсталявання

Прыклад выпадку:
вытворца ветравой турбіны інтэграваў пластысты з вугляроднага валакна JLON у 60-метровыя лопасці, павялічваючы калянасць лопасцей і падаўжаючы тэрмін службы на 25%, адначасова паляпшаючы энергаэфектыўнасць.

4. Спартыўны інвентар

прыкладанні:

Рамы для ровараў, тэнісныя ракеткі, лыжныя палкі, вуды

Шлемы, ахоўнае рыштунак і вёслы

Клюшкі для гольфа і хакейныя клюшкі

Прыклад выпадку:
прафесійны веласіпедны брэнд выкарыстаў тканіны з вугляроднага валакна JLON для сваёй канструкцыі рамы, дасягнуўшы павелічэння калянасці на 15% без дадатковай вагі, што прыводзіць да лепшай перадачы магутнасці і даўгавечнасці.

5. Электроніка і прамысловае прымяненне

прыкладанні:

Электрычныя кранштэйны, канструкцыйныя мацавання і панэлі, якія экрануюць электрамагнітныя перашкоды

Праводзячыя кампазіты і цеплаадводныя корпуса

Прамысловая робататэхніка зброі і канструктыўныя кампаненты машын

Прыклад выпадку:
кампанія, якая займаецца прамысловай аўтаматызацыяй, замяніла алюмініевыя рабатызаваныя рукі трубкамі з вугляроднага валакна JLON, атрымаўшы на 30 % больш лёгкія зборкі і больш хуткую рэакцыю на спрацоўванне без страты трываласці.

Будучыя тэндэнцыі ў галіне вугляроднага валакна

Тэхналогія вугляроднага валакна пастаянна развіваецца, і JLON знаходзіцца ў авангардзе інавацый, каб дапамагчы вам заставацца канкурэнтаздольнымі. Вось асноўныя тэндэнцыі, пра якія вы павінны ведаць:

Высокамодульныя і звышвысокатрывалыя вугляродныя валакна:

Распрацаваны для аэракасмічнай, аўтамабільнай і прамысловай прамысловасці, якія патрабуюць надзвычайнай прадукцыйнасці.

3D-друк і адытыўная вытворчасць:

Ніткі і парашкі з вугляроднага валакна дазваляюць ствараць лёгкія, складаныя геаметрыі з моцнымі структурнымі характарыстыкамі.

Устойлівае вугляроднае валакно, якое можна перапрацаваць:

Дасягненні ў галіне тэхналогій перапрацоўкі робяць вугляроднае валакно больш экалагічна чыстым, дапамагаючы вашым праектам дасягнуць мэт устойлівага развіцця.

Гібрыдныя кампазіты:

Спалучэнне вугляроднага валакна з іншымі матэрыяламі, такімі як шкловалакно або смалы, для аптымізацыі кошту і прадукцыйнасці для канкрэтных прыкладанняў.

Індывідуальныя матэрыяльныя рашэнні:

JLON забяспечвае індывідуальныя тканіны з вугляроднага валакна, ламінаты і трубкі, якія адпавядаюць вашым унікальным патрабаванням да трываласці, калянасці і дызайну.

Выкарыстоўваючы гэтыя тэндэнцыі і перадавыя матэрыялы JLON, вы можаце распрацоўваць больш лёгкія, трывалыя, трывалыя і экалагічна адказныя прадукты, што дае вам відавочную перавагу на сучасным канкурэнтным рынку.

Заключэнне

Вугляроднае валакно выпускаецца ў розных формах, кожная з унікальнымі ўласцівасцямі і прымяненнем. Ад тканін і ламінатаў да парашкоў і нарэзаных нітак, JLON прапануе вам лёгкія, трывалыя і даўгавечныя рашэнні для аэракасмічных, аўтамабільных, спартыўных і прамысловых праектаў. Выбар патрэбнага матэрыялу залежыць ад вашых патрабаванняў да прадукцыйнасці, прымянення і спосабу апрацоўкі. Паколькі ваша галіна патрабуе высокапрадукцыйных лёгкіх матэрыялаў, вугляроднае валакно JLON застаецца важным рэсурсам, які дапаможа вам укараняць інавацыі і пашыраць вытворчыя магчымасці.