Автор: Для однозначного понимания, о чем пойдет речь в статье, я хочу сразу внести ясность. Карбон, не имеет ничего общего с карбоновой пленкой или автовинилом, как ее называют, которой так модно сегодня обклеивать машину. С ее помощью водители, по своему тюнингуют свои авто.
Одни клеят авто-винил на бампер, другие оклеивают капот, крышу и диски своего автомобиля, а некоторые не мелочатся, обтягивают всю тачку. В общем, у кого какой вкус и кто на что горазд.
Сегодня речь пойдет об углеволокне, а не о виниловой пленке.
И так, погнали!
Еще в далеком 1880 году великий изобретатель Эдисон предлагал использовать углеродные волокна в качестве нитей накаливания в лампах. Из-за структуры волокна и его хрупкости возникали определенные проблемы, а с появлением вольфрамовых нитей о углеволокне забыли на долгие годы. Лишь в середине двадцатого века, когда потребовались материалы для ракетостроения, способные выдерживать очень высокие температуры, интерес к углепластикам возник вновь.
Первыми, успешно применившими карбон на практике стали американцы, использовавшие его в своих космических программах. Тогда новым материалом заинтересовались и военные: известно о применении карбона для изготовления шлемов. В 1981 г. в автомобилестроении началась новая эра — углеволокно было применено для изготовления болида для Формулы 1.
Технология изготовления и особенности
По своей структуре карбоновое волокно является композитом, состоящим из одного связующего и двух армирующих элементов — это хорошо сказывается на его характеристиках. Карбон исключительно прочен, износостоек. Существуют разные способы для изготовления углеродных волокон. Наиболее распространенными являются выращивание кристаллов в световой дуге, создание волокон в автоклаве, химические способы осадки углерода.
Автоклав – это герметичное устройство, предназначенное для проведения быстрой термообротки того или иного вещества, под высоким давлением.
Рассмотрим способ изготовления карбона в автоклаве
В качестве исходного материала для этого способа применяются волокна полиакрилонитрила, окисляемые в течение суток при температуре 2500 С, после чего их карбонизируют в инертном газе путем длительного нагрева при температуре 800-15000 С. На последнем этапе происходит насыщение углеродом (графитизация) в инертной среде при температурах до 30000 С.
Для создания непосредственно карбона, полученные нити переплетаются с армирующими элементами в слои. В качестве армирующих элементов могут выступать переплетенные нити резины, кевлара либо другого материала.
Кевлар — это торговая марка пара-арамидного волокна, он высокопрочен, в пять раз прочнее стали. Сегодня используется для армирования автомобильных шин, применяется в бронежилетах и бронешлемах, которые получаются прочными и лёгкими.
Нити переплетаются, образуя слои, в разных слоях разные углы переплетения, это делается для того, чтобы компенсировать разнонаправленные свойства углепластика. В готовом листе карбона обычно три-четыре таких слоя на один миллиметр толщины. Процесс сборки слоев может быть или с применением эпоксидных смол или без них.
Второй способ немного сложнее, но изделие, получаемое при «сухом» способе, гораздо прочнее и легче. На качество готового изделия также влияет время нахождения волокон в автоклаве и температура, при которой они там находятся.
Почему карбон так хорош. Достоинства карбона
У карбона масса положительных характеристик. Вот лишь некоторые из них:
- Хорошие показатели растяжения, сопоставимые со сталью.
- Вес карбона меньше чем у стали на 40%, а у алюминия на 20%.
- Карбон, использующий в качестве армирующих волокон кевлар, обладает большой прочностью, при ударах не разбивается на части.
- Большая жаростойкость. Изделия из карбона выдерживают температуру до 16000 С.
- Хорошие энергопоглощающие способности.
- И наконец, изделия из неокрашенного карбона отлично выглядят.
Немного критики. Недостатки карбона
- Главным минусом является стоимость карбона, которая вряд ли снизится в ближайшее время из-за энергоемкого процесса изготовления углеволокна.
- Карбон очень плохо поддается восстановлению в случае повреждения.
- Со временем детали из карбона желтеют на солнце, поэтому его красивую первоначальную структуру приходится скрывать под слоем краски или лака.
- Металл при контакте с карбоном очень быстро поддается коррозии, поэтому при креплении на автомобилях необходима специальная стеклопластиковая вставка между двумя видами деталей.
Карбон применяется не только в авто, но и в мотоспорте, он практичен как в изготовлении деталей, так и в экипировке гонщика. Область его применения растёт с каждым днём. Например, карбон начали использовать в спецодежде и оружии военных, и даже в украшениях.
Наибольшее применение карбона получило в автомобилестроении, однако из-за своей дороговизны, в массовом производстве он почти не используется. Но некоторые производители уверены – малый вес изделий из карбона может помочь снизить расход топлива автомобилей, а, следовательно, в условиях постоянного подорожания энергоносителей, можно надеяться, что карбон будет получать все большее распространение.
Но все таки, погонять на машине в карбоне сегодня можно. В компьютерной игре nfs (нфс) или полностью need for speed carbon (недфорспид карбон), правда только виртуально.
