Sep 18, 2024Αφήστε ένα μήνυμα

Ίνα άνθρακα: Μια ιστορία ενός σύγχρονου υλικού

What is the current status of carbon fiber processing technology?

Αυτό που στην πραγματικότητα αναφέρεται συνήθως ως "ανθρακόνημα" Ενισχυμένο πολυμερές με ίνες άνθρακα (CFRP), ένα σύνθετο υλικό που συνήθως αποτελείται από ένα εμποτισμένο με εποξειδικό φύλλο υφασμένου υφάσματος από ίνες άνθρακα που στρώνεται, διαμορφώνεται σε καλούπι και στη συνέχεια ωριμάζεται σε ένας κλίβανος υπό συνθήκες κενού. Τα εξαρτήματα που κατασκευάζονται από το υλικό που προκύπτει από αυτή τη διαδικασία είναι εξαιρετικά ελαφριά και απίστευτα άκαμπτα με εξαιρετική αναλογία αντοχής προς βάρος.

 

Οι μεμονωμένες ίνες στις σύγχρονες ίνες άνθρακα αποτελούνται κυρίως από υποπροϊόντα πετρελαίου, με την ανάπτυξη καθαρών, κρυσταλλικών ινών άνθρακα να είναι ο τρόπος με τον οποίο το υλικό ωρίμασε και αργότερα βιομηχανοποιήθηκε. Συντέθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 19ουουκαι αρχές 20ουαιώνες, συμπεριλαμβανομένου του Thomas Edison για χρήση ως ελαφρά νήματα, αυτές οι πρώιμες προσπάθειες ήταν ανεπιτυχείς καθώς ήταν χαμηλής καθαρότητας. Μόλις στις αρχές της δεκαετίας του 1960, Ιάπωνες και Αμερικανοί χημικοί μπόρεσαν να παράγουν ίνες της κατάλληλης καθαρότητας για να χρησιμοποιηθούν ως ενίσχυση σε σύνθετα υλικά.

Μετά από σημαντική επένδυση από το Royal Aircraft Establishment, μέρος του βρετανικού Υπουργείου Άμυνας, τα πρώτα βιομηχανικά παραγόμενα σύνθετα εξαρτήματα άνθρακα ήρθαν με την ενσωμάτωση ενός συγκροτήματος ανεμιστήρα συμπιεστή σύνθετου άνθρακα στη Rolls-Royce Conway και την RB-211 κινητήρες τζετ στα τέλη της δεκαετίας του 1960. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970, το υλικό ωρίμασε περαιτέρω με βελτιώσεις στην ποιότητα των νημάτων και των συγκολλητικών, και στις αρχές της δεκαετίας του 1980 τα μηχανοκίνητα αθλήματα έγιναν μια άλλη δοκιμαστική βάση για σύνθετα υλικά άνθρακα.

 

Ο κινητήρας τζετ Rolls Royce Conway σχεδιάστηκε για το Vickers VC-10 Airliner

Παρουσιάστηκε για το πρωτάθλημα της Formula 1 το 1981, η McLaren MP4/1 ήταν ένα πρώιμο αγωνιστικό αυτοκίνητο με ένα πλήρως σύνθετο πλαίσιο άνθρακα. Παρόμοια με τη φύση υψηλών επιδόσεων της αεροδιαστημικής, τα μηχανοκίνητα αθλήματα επωφελήθηκαν από τα σύνθετα υλικά επιτρέποντας τη μείωση του βάρους χωρίς να θυσιάζεται η δύναμη και η ακαμψία, εξασφαλίζοντας τη McLaren ανταγωνιστικό πλεονέκτημα και πριν τα σύνθετα άνθρακα επικρατήσουν σε όλες τις μορφές αγώνων.

 

Μέχρι τη δεκαετία του 1990, η παραγωγή ακόμη μεγαλύτερων σύνθετων τεμαχίων άνθρακα κατέστη δυνατή, συμβάλλοντας στη μείωση του βάρους στο νέο αεροσκάφος της Boeing, το 777. Το 777 ήταν κρίσιμο για την εισαγωγή μεγάλων σύνθετων τεμαχίων στην αεροδιαστημική, με το αεροπλάνο να είναι 9% σύνθετα υλικά άνθρακα κατά βάρος. χρησιμοποιείται στην πίσω άτρακτο, στα καλύμματα κινητήρα, στις επιφάνειες ελέγχου και στις δοκούς δαπέδου. Εκτός από την εξοικονόμηση βάρους, αυτά τα νέα σύνθετα εξαρτήματα ήταν ανθεκτικά στη διάβρωση και την κόπωση, γεγονός που συνέβαλε στην εξοικονόμηση συντήρησης σε σχέση με το παλιό βιομηχανικό πρότυπο αλουμινίου.

 

Το 2007, η Boeing παρουσίασε το επαναστατικό 787 Dreamliner που σημείωσε τεράστια αύξηση στη χρήση σύνθετων υλικών, τώρα έως και 50% κατά βάρος. Λόγω της ικανότητας της Boeing να παράγει μεγάλα σύνθετα κομμάτια άνθρακα, η άτρακτος του 787 αποτελείται από τρία μεγάλα τμήματα μονής τοποθέτησης που στη συνέχεια συνδυάζονται κατά τη συναρμολόγηση. Επιπλέον, τα φτερά του 787 αποτελούνται κυρίως από σύνθετα υλικά άνθρακα, με την ολκιμότητα των υλικών να προσδίδουν στην εμβληματική κάμψη φτερών του αεροπλάνου.

Αποστολή ερώτησής

whatsapp

Τηλέφωνο

Ηλεκτρονικό ταχυδρομείο

Εξεταστική