Vải cacbon là gì? Ứng dụng của vải carbon trong các lĩnh vực hoạt động khác nhau

2024 Tác giả: Howard Calhoun | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2023-12-17 10:44

Vải cacbon là gì? Đây là một vật liệu bao gồm các sợi cực kỳ nhẹ và bền của một polyme được gia cố. Về cốt lõi của nó, polyme này là một chuỗi dài các phân tử được liên kết với nhau bởi các nguyên tử cacbon. Thông thường, polyme được sử dụng để sản xuất vải cacbon là 90% cacbon trộn với 10% phụ gia khác.

Sản phẩm từ các nhà sản xuất khác nhau có thể khác nhau - tùy thuộc vào loại polyme gia cường được sử dụng trong sản xuất và kết hợp các nguyên liệu thô. Theo quy định, thành phần chính xác của vải carbon không được tiết lộ. Rốt cuộc, đây là một bí mật kinh doanh.

Sản xuất vải carbon

Việc sản xuất vải carbon bắt đầu bằng việc kéo thành các sợi polyme gia cố mỏng. Tiếp theo, các sợi chỉ thu được trong quá trình kéo được quấn trên suốt chỉ, và sau đó, với sự trợ giúp của khung dệt đặc biệt, vải được dệt từ chúng. Chỉ từ năm đến mười micrômetmỗi sợi có đường kính và mặc dù vậy, nó rất bền.

Vải carbon được cho là vật liệu dệt mạnh nhất hiện nay.

Đơn

Việc sử dụng vải carbon có thể là vô hạn. Nó được áp dụng ở đâu? Thông thường nó được sử dụng ở những nơi yêu cầu trọng lượng thấp, độ dẫn điện cao, độ bền cao. Do thực tế là vải carbon có thể có các chất lượng khác nhau, việc sử dụng nó phần lớn phụ thuộc vào thành phần và lớp của vải. Ví dụ: cấp cao nhất của loại sợi này được sử dụng trong ngành hàng không vũ trụ.

Xây

Trong xây dựng, vải carbon siêu mỏng được sử dụng trong hệ thống gia cố bên ngoài. Trong quá trình sửa chữa các kết cấu chịu lực, việc sử dụng vải cacbon và chất kết dính epoxy giúp cho việc tái tạo lại trong thời gian ngắn và giảm đáng kể chi phí nhân công so với các phương pháp truyền thống. Mặc dù thực tế là thời gian sửa chữa giảm đi vài lần, nhưng tuổi thọ của kết cấu cũng được tăng lên nhiều lần. Chức năng chịu lực của kết cấu không những được phục hồi mà còn tăng lên gấp nhiều lần.

Hàng không

Vải carbon dùng trong ngành hàng không là gì? Nó được sử dụng để tạo ra các bộ phận tổng hợp một mảnh, vật liệu carbon cũng được sử dụng. Các sản phẩm tạo thành, được đặc trưng bởi độ nhẹ và độ bền, có thể thay thế hợp kim nhôm bằng sợi carbon. Với trọng lượng ít hơn 5 lần so với các bộ phận bằng nhôm, các bộ phận bằng composite có tính linh hoạt, sức mạnh và khả năng chịu áp lực cao hơn.

Ngành

Ngoài ra, nhựa carbon được sử dụng trong ngành công nghiệp hạt nhân để tạo ra các lò phản ứng điện, trong đó yêu cầu chính đối với vật liệu được sử dụng là khả năng chống bức xạ, chịu được nhiệt độ và áp suất cao. Tất cả những đặc tính này vải carbon có. Ngoài ra, trong ngành công nghiệp hạt nhân, người ta đặc biệt chú ý đến độ bền của cấu trúc bên ngoài, vì vậy vải cũng được sử dụng rộng rãi trong hệ thống gia cố bên ngoài.

CFRP

Carbon (hoặc sợi carbon) được sử dụng trong ngành công nghiệp ô tô để sản xuất cả các bộ phận và bộ phận riêng lẻ và cho toàn bộ thân xe. Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao cho phép các nhà sản xuất tạo ra các phương tiện an toàn và tiết kiệm nhiên liệu: việc giảm trọng lượng xe do làm từ sợi carbon giúp giảm 16% lượng khí thải CO2. Vì mức tiêu thụ nhiên liệu giảm nhiều lần.

Vị trí khá vững chắc là do vật liệu composite chiếm giữ trong ngành hàng không vũ trụ dân dụng. Những yêu cầu cao được đặt ra đối với họ bởi khối lượng lớn của các chuyến bay vũ trụ. Sợi carbon và các vật liệu làm từ nó hoạt động trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao và thấp, dưới tác động của bức xạ, chịu tải trọng rung động cao, v.v.

Trong đóng tàu, nhựa gia cố bằng sợi carbon là thành phần tốt nhất để thiết kế và tạo ra các vật liệu và cấu trúc mới từ chúng vì khả năng chống ăn mòn, độ bền riêng cao, không nhiễm từ, dẫn nhiệt thấp và chịu va đập cao. Sự lựa chọnVật liệu đặc biệt này là do có khả năng kết hợp độ trơ và độ bền hóa học cao, cũng như khả năng hấp thụ âm thanh, rung động và vô tuyến, cho phép nó được sử dụng trong sản xuất kết cấu của nhiều loại tàu dân dụng khác nhau.

Trong thực tiễn thế giới, năng lượng gió là một trong những lĩnh vực quan trọng nhất mà vật liệu carbon được sử dụng. Ngành công nghiệp này đang ở giai đoạn sơ khai ở Nga, mặc dù những chiếc cối xay gió đang xuất hiện trên khắp thế giới: ở các vùng ven biển, các khu vực không có người ở và trên các giàn khoan ngoài khơi. Độ bền và độ nhẹ vượt trội của sợi carbon giúp nó có thể tạo ra những lưỡi dao dài hơn. Đổi lại, chúng đã trở nên tiết kiệm năng lượng hơn.

CFRP cũng được sử dụng rộng rãi trong ngành đường sắt. Độ bền và nhẹ của vật liệu góp phần làm sáng kết cấu của các toa tàu, giúp giảm tổng trọng lượng của đoàn tàu, tăng chiều dài và cải thiện đặc tính tốc độ.

Sợi carbon cũng có thể được sử dụng trong xây dựng đường ray xe lửa và xây dựng đường ray xe lửa: chiều dài của dây sẽ làm tăng độ bền uốn cao, điều này sẽ làm giảm số lượng giá đỡ cần thiết và đồng thời thời gian, giảm nguy cơ chảy xệ.

Vật liệu composite được đưa vào thói quen sống của mỗi người một cách sâu sắc. Nhiều mặt hàng tiêu dùng được tạo ra từ chúng: dụng cụ và thiết bị thể thao, đồ nội thất, đồ gia dụng, máy tính và nhiều thứ khác nữa.