Что такое карбон (Углеволокно)?

Карбон(Углеволокно) обычно получают термической обработкой химических или природных органических волокон, при которой в материале волокна остаются главным образом атомы углерода. Температурная обработка состоит из нескольких этапов. Первый из них представляет собой окисление исходного ( полиакрилонитрильного, вискозного ) волокна на воздухе  при  температуре  250 °C в течение 24 часов. В результате окисления образуются лестничные структуры. После окисления следует стадия карбонизации — нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при постепенном нагреве от 1600 до 3000 °C, которая также проходит в инертной среде в электрической дуге. В результате графитизации количество чистого углерода в углеволокне доводится до 99 % с уже устоявшейся кристаллической решёткой.

Чем углеткань или углепластик отличается от карбона?

Ничем. Карбон (англ. сarbon) — это заимствованное слово, наиболее часто употребляется в значении «углепластик» или «углеткань». Так что можно сказать, что карбон это синоним слова углепластик, когда речь идет об изделии. Если же карбон говорят по отношению к материалу, то имеется ввиду углеткань. Так что, попросите собеседника говорить по-русски.

Что такое углепластик?

Углепластик(Карбон) это композитный материал, состоящий из углеродных волокон (углеволокна) в качестве армирующего вещества в полимерной матрице. Карбон в этом случае несёт нагрузку на разрыв, а полимерное связующее делают изделие упругим на сжатие. Самые совершенные материалы, как натуральные, так и созданные человеком, являются композиционными. Сочетание свойств материалов дает возможность использовать их сильные стороны, компенсируя слабости сильными свойствами второго материала. Простейший пример композитного материала — асфальт. Идею композитов человек почерпнул в природе, ведь дерево тоже пример композитного материала — волокна целлюлозы в матрице природного полимера лигнина. Еще пример, железобетонные конструкции — стальные прутья в бетоне. Нас окружает разнообразные композитные материалы, в прочностных характеристиках которых не приходится сомневаться.

Углепластик лучше металла?

Да, в большинстве небольших конструкционных деталей. Углепластиковые композиты имеют непревзойденные механические свойства. В тех случаях когда низкий вес силовой детали имеет решающее значение, карбон легко превосходит и служит альтернативой металлам. Поэтому легкая авиация и Формула 1 (где в расчет берется только продуктивность) повсеместно использует карбоновые композиционные материалы из углеволокна.

Насколько углепластик лучше металлов (стали)?

Прочность на разрыв углеволокна в четыре раза выше, чем у лучших марок стали. И при этом, его масса составляет примерно четверть массы стали. Углепластик также превосходит сталь по усталостным свойствам.

Так почему карбоновая деталь не весит четверть веса стальной детали?

Карбон волокнистый материал. Тысячи и  тысячи углеволокон сплетаются в углеткань. Но волокна ткани карбона имеют прочность только на разрыв. Пример: Вы можете забраться по тонкой веревке, но она не выдержит и собственного веса при сжатии. Поэтому карбоновые  угллеволокна ориентируются плетением в нескольких направлениях чтобы равномерно использовать прочность на разрыв. Углеволокно должно удерживаться жесткой матрицей — смоляной составляющей композиционного материала. При высоких механических нагрузках углепластик должен весить около половины веса стального аналога, при этом он будет значительно легче алюминиевой или титановой детали.

Есть ли у карбона другие преимущества перед металлами?

Конечно, их множество. Металлы изотропны. Это означает, что, например, лист алюминия имеет одинаковую прочность на разрыв во всех направлениях. Углепластик может быть разработан как неизотропный. Например, используя ориентацию волокон в изделии, карбоновая труба может сопротивляться расширению, но быть податливой к продольным нагрузкам. Это свойство используется при конструировании велосипедных рам из карбона. И его невозможно достигнуть в металле.

Все углеткани  одинаковые?

Не совсем, как и во всем здесь важен контроль качества. -=S.R.Brothers=- использует такие же  углеткань(Карбон), что и  Английская компания Carbon Fibre Technologies производителя деталей формулы 1 и мотоспорта, одним из лучших экспертов качества углеродных волокон. Такие же углеродные волокна используют в подрозделении  Lotus Engineering , а так же  большинством авиационных компаний, включая Боинг.