Uglerod tolali kompozitlarning ko'plab qiziqarli qo'llanilishi va qo'llanilishi

 

Karbon tolali kompozitlar nima?

Kompozit materiallar polimer qatroni bilan qoplangan mustahkamlovchi toladan iborat. Kompozitlarda ishlatiladigan bir qator qatron formulalari va tolalar turlari mavjud, ammo uglerod tolasi ko'plab yuqori samarali mahsulotlarning tarkibiy qismi sifatida ajralib turadi. Yuqori kuch yaratishda og'irlikni kamaytirish ustuvor ahamiyatga ega bo'lgan ilovalarda uglerod tolasi ko'plab ilg'or kompozit tuzilmalarda mustahkamlash tanlovidir.

 

Uglerod tolasi kompozit konstruktsiyalarda kuchlilik va engil og'irlik afzalliklarga ega bo'lgan joylarda mavjud; uni yuqori darajadagi-sport avtomobillari, poyga avtomobillari, yuqori samarali{1}}qayiqlar, samolyotlar va aerokosmik transport vositalari, tibbiy asbob-uskunalar va sport anjomlari, shu jumladan chang'i, snoubord, tennis raketkalari, golf klublari va yuzlab boshqa mahsulotlarda topish mumkin.

 

Uglerodli tolali kompozitlar uchun ilovalar umumiy iqtisodiyotga qaraganda tez sur'atlar bilan o'sib bormoqda, chunki engil rivojlangan kompozit tuzilmalarga bo'lgan ehtiyoj ortib bormoqda. Iqtisodchilar texnologiya taraqqiyoti va ilovalarning o'sishi bilan sanoat imkoniyatlari sezilarli darajada oshishini bashorat qilmoqdalar. Uglerodli tolali kompozitlar qanday qilib yuqori samarali mahsulotlarni yaratishi yoki uning vaznni kamaytirish orqali energiyani tejashdagi roli- qiziqmi? Uglerod tolasidan foydalanish va kompozit texnologiyaning kelajagiga qanday qo'shilish haqida ko'proq bilib oling.

 

Karbon tolasi nima?

Grafit tolasi sifatida ham tanilgan uglerod tolasi inson sochidan sakkiz baravar yupqa bo'lgan yuzlab individual uglerod filamentlaridan tayyorlangan kuchli, engil materialdir. Filamentlar uzun zanjirlarda bir-biriga bog'langan uglerod atomlaridan iborat. Og'irligi bo'yicha uglerod tolasi kompozitsiyasi po'latdan besh baravar kuchliroq va yuqori kuchlanish kuchi tufayli ikki barobar qattiqroqdir.

Uglerod tolasi qanday ishlab chiqariladi?

Uglerod filamentlari poliakrilonitril (PAN) deb nomlanuvchi akril asosli-plastmassadan boshlanadi. Ko'p bosqichli jarayon poliakrilonitril (PAN) tolalarini isitish va filamentlarga aylantirish orqali boshlanadi. Keyinchalik, bu filamentlar 3000 F atrofidagi yuqori haroratlarda isitiladi, oksidlanish va karbonlanish jarayonlaridan o'tadi, bu esa uglerod bo'lmagan elementlarni olib tashlaydi va uglerod atomlarini mahkam o'ralgan kristallarga- hizalaydi. Keyin hosil bo'lgan uglerod tolalari sirt ishlovini oladi, to'plamlarga yig'iladi va g'altaklarga o'raladi. Keyinchalik bu tolalar uglerodli "tortishish" deb nomlanuvchi kattaroq to'plamlarga to'planadi yoki matolarga to'qiladi.

 

Uglerod tolasi qanday ishlatiladi?

Uglerod tolasi tolasi yoki to'qilgan matolarning iplari epoksi kabi polimer qatroni bilan to'yingan va qolipga aylantiriladi. Davolangan qatronlar uglerod filamentlarini o'rab oladi va mahsulotning kerakli shaklida qattiq matritsa hosil qiladi. Qatronlar matritsasi (epoksi) va mustahkamlovchi tola (uglerod) birikmasi kompozit materialni yaratadi. Uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozitlarning o'ziga xos belgilari engil vazn, qattiqlik va yuqori kuchlanish kuchidir.

 

Uglerod tolasining boshlanishi

Uglerod tolasining tarixi 19-asrning oxiriga to'g'ri keladi, o'shanda Tomas Edison uglerod tolalarini lampochkaning dastlabki tajribalarida filament sifatida ishlatgan. Biroq, faqat 1950-yillarga kelib, uglerod tolalari yuqori quvvatli material sifatida ishlab chiqarila boshlandi.

Kompozit komponent sifatida uglerod tolasidan foydalanish 1958 yilda boshlangan. Doktor Rojer Bekon, Union Carbide, uglerodli iplarni 3000 daraja F gacha qizdirib, ular karbonlashtirilgunga qadar ishlanishi mumkin bo'lgan uglerod tolalarini yaratdi. Bu jarayon zamonaviy uglerod tolasini ishlab chiqarish usulining kashshofi bo'ldi. 1960-yillarda Union Carbide tomonidan ishlab chiqilgan jarayondan foydalangan holda uglerod tolalarining birinchi tijorat ishlab chiqarilishi kuzatildi. Kompozit armatura sifatida uglerod tolalarining salohiyati e'tirof etildi va Rolls Royce ularni reaktiv dvigatel komponentlariga qo'shishni boshladi.

1970-yillarda aerokosmik sanoati kompozit texnologiyalarni rivojlantirishga turtki bo'ldi va uglerod tolasini qo'llash yaxshi hujjatlashtirilgan va tozalangan. Poyga ushbu texnologiyani vaznni kamaytirish va kuchini oshirish muhim bo'lgan tuzilmalarda qo'llash bo'yicha edi. Xom uglerod tolasi boshqa tolali armaturalarga qaraganda qimmatroq bo'lganligi sababli, u xarajat ishlash uchun ikkinchi darajali bo'lgan muhim ilovalarga moslashdi.

1980-yillarda uglerod tolali kompozitsiyalarning sezilarli o'sishi sodir bo'ldi, chunki bu materiallar sport anjomlari sanoatiga kirib bora boshladi. Chang'ilar, snoubordlar, tennis raketkalari, golf klublari, baliq ovlash ustunlari va velosiped ramkalari engil va yuqori-bardoshliligi uchun uglerod tolasi komponentlarini o'z ichiga boshladi. Tijorat sohasida avtomobil, avtopoyga va dengiz sanoati avtomobil og'irligini kamaytirish va ish faoliyatini yaxshilash uchun uglerod tolasi bilan tajriba o'tkaza boshladi. Bir vaqtning o‘zida aerokosmik va mudofaa sohalaridagi ilovalar uglerod tolali kompozitlarni eng yuqori unumdorlikka ega ilovalarga qo‘llash bo‘yicha muhandislik nou-larini ilgari surdi.

1990-yillarga kelib, ishlab chiqaruvchilar uglerod tolasi narxini pasaytirish va sifatini yaxshilash yo'llarini topgach, uglerod tolali kompozitlardan foydalanish o'sdi. Bu qurilish va shamol energetikasi sohalarida kengroq qo'llanilishiga olib keldi.

Uglerod tolasi, kompozit shtapel sifatida, 2000-yillarda asosiy oqimga aylandi. Ushbu material endi yuqori{2}}ilovalar bilan cheklanib qolmadi, balki maishiy elektronikadan tortib infratuzilmagacha bo'lgan keng sohalarda qo'llanila boshlandi. Keyingi yigirma yil ichida ilg'or kompozitlar Boeing 787 va Airbus A350 kabi{4}}profilli ilovalarda qo'llanildi. Avtomobil sanoati avtopoygadan ilhomlangan kompozit texnologiyalarni-o'zlashtirdi va barcha turdagi yuqori{9}}qayiqlar asosiy tuzilma sifatida uglerodli kompozitlardan foydalanadi. Cheklangan elementlar tahlili va hisoblash suyuqliklar dinamikasi kabi muhandislik vositalarining paydo boʻlishi-bu kompozit materiallarning unumdorligi va qoʻllanilishini oshirmoqda.

 

Uglerod tolasining ba'zi juda ajoyib ilovalari

Bugungi kunda uglerod tolasi kompozitlari uchun arizalar muntazam ravishda paydo bo'ladi. Ilgari uglerod tolasi ekzotik va qimmat bo'lgan bo'lsa, endi siz uglerod tolasini juda ko'p sanoat va mahsulotlarda topishingiz mumkin, masalan:

 

Dengizchi

Uglerod tolali kompozitlar bir necha o'n yillar davomida yuqori samarali poyga kemalarining-tayanchi bo'lib kelgan. Amerika kubogi qayiqlari aerokosmik konstruktsiyalarga raqobatdosh bo'lgan uglerod tolali tuzilmalari bilan texnologiyani chegaraga olib chiqishga misoldir. Ishlab chiqarish kemalari uglerod tolasini vakuumli infuzion qayta ishlashga tobora ko'proq integratsiyalashmoqda, bu esa engilroq va tezroq hunarmandchilikni ishlab chiqarish uchun.

 

Avtomobilsozlik

Uglerod tolasi avtomobil ishlab chiqarishda tobora ko'proq qabul qilinmoqda. Ushbu materiallar birinchi bo'lib aerokosmik texnologiyalarni ilk qabul qilgan Formula 1 va Indy avtomobillarida qo'llanilgan. Keyin u ekzotik yuqori{3}}sport avtomobillariga tushdi va hozirda ishlab chiqarilgan avtomobillarga kirib bormoqda. "Yengillik" - bu ish faoliyatini yaxshilash va atrof-muhitga ta'sirni kamaytirish uchun avtomobil dizaynining asosiy maqsadi. NASCAR yaqinda Cup Series avtomobillari uchun kompozit korpuslarga o'tdi. Ushbu yangi jismlar shunchalik qattiq bo'lib chiqdiki, poyga uslubini o'zgartirdi, chunki mashinalar ko'proq suiiste'mollikka toqat qila oladi.

 

Transport

Yuk tashish sanoati aerodinamika va yoqilg'i tejashni yaxshilash uchun o'nlab yillar davomida kompozit komponentlardan foydalangan. Og'ir yuk mashinalari dizaynida juda yaxshilangan aerodinamika va kam og'irlikni o'z ichiga olgan inqilob kutilmoqda. Ushbu innovatsiyalar aerodinamik qarshilikni kamaytirish uchun kompozit komponentlar va dizaynga asoslangan. Taxminlarga ko'ra, engil kompozitsion komponentlar bilan yaratilgan yangi dizaynlar yiliga 50 milliard dollargacha yoqilg'i tejashga olib kelishi mumkin.

 

Samolyot, aerokosmik va mudofaa

Tijorat samolyotlari, harbiy samolyotlar, raketalar va orbital kosmik kemalar spektriga qaraganda, uglerod tolali kompozitlar ishlash maqsadlariga erishishda tobora muhim rol o'ynaydi. Ushbu arenalarda kompozit muhandislik yaxshi rivojlangan va davom etayotgan yangiliklar muntazam ravishda e'lon qilinadi. Harbiy va mudofaa sohasidagi ilg'or texnologiyalarning tasniflangan loyihalari uchun katta miqdorda uglerod tolasi ajratildi. Tijorat maydonida o'nlab vertikal uchish{3}}elektrik samolyotlari endigina sertifikatlanmoqda yoki ishlab chiqilmoqda. Ushbu yangi samolyotlarning barchasi asosiy konstruktiv material sifatida uglerod kompozitlaridan foydalanadi.

 

Sport buyumlari

Uglerod tolali kompozitlar kuchliligi va engilligi tufayli sport tovarlari dunyosida mavjud. Bunga quyidagilar kiradi: xokkey tayoqlari, tennis raketkalari, kamondan otish kamonlari, golf klublari va baliq ovlash ustunlari, chang'ilar, snoubordlar, veykbordlar, kitbordlar va folga taxtalari. Hammasi eshkak eshish chig'anoqlari va velosipedlar bilan birga uglerod tolasidan foydalanadi.

 

Dori

Tibbiyot sohasi so'nggi yillarda uglerod tolasi sezilarli ta'sir ko'rsatgan yana bir sanoatdir. Uglerod tolasi rentgen tasvirlarida shaffof boʻlib, bu uning rentgen va tasvirlash uskunalarining keng assortimentida qoʻllanilishiga olib keldi. Uglerod tolasi mustahkam, yengil, kiyish va ishlatish uchun qulay bo‘lgan protez a’zolarda ham qo‘llaniladi.