флагман современной отечественной индустрии Фрикционных и Фильтровальных Материалов

Углеродное волокно: свойства, назначение и применение

Мембранное полотно

Углеродные волокна — это волокна диаметром около 5-10 микрометров, состоящие из атомов углерода. Углеродные волокна обладают высокой жесткостью, высокой прочностью на растяжение, малым весом, высокой химической стойкостью, высокой термостойкостью и низким тепловым расширением.

Углеродное волокно все чаще прославляется как чудо-материал для экологически чистой экономики. Его уникальное сочетание высокой прочности и малого веса помогло совершить революцию в ветроэнергетике и повысить топливную экономичность самолетов.Лопатки турбин из углеродного волокна могут быть длиннее и жестче, чем традиционные модели из стекловолокна, что делает их более устойчивыми на море и более эффективными в условиях меньшего ветра.Автопроизводители также осознают потенциал материала для создания более легких и эффективных транспортных средств. 

Но у углеродного волокна есть и секрет: высокотехнологичный материал расточителен в производстве и его трудно перерабатывать.Углеродное волокно — это высокопрочное волокно или усы, получаемые путем нагревания волокон вискозы или полиакрилонитрила или нефтяных остатков до соответствующих температур. Волокна могут иметь диаметр от 7 до 8 микрон и науглероживаться более чем на 90%.Эти волокна являются самыми жесткими и прочными армирующими волокнами для полимерных композитов, наиболее часто используемыми после стеклянных волокон. Изготовленные из чистого углерода в виде графита, они обладают низкой плотностью и отрицательным коэффициентом продольного теплового расширения.Углеродные волокна очень дороги и при контакте с металлами могут вызывать гальваническую коррозию. Их обычно используют вместе с эпоксидной смолой там, где требуются высокая прочность и жесткость, например, в гоночных автомобилях, автомобильной промышленности и космосе, спортивном снаряжении.В зависимости от ориентации волокна композитный материал из углеродного волокна может быть прочнее в определенном направлении или одинаково прочным во всех направлениях. Небольшой кусок может выдержать удар в несколько тонн и при этом деформироваться минимально. Из-за сложного переплетения волокон его очень трудно разорвать.

Характеристики / Свойства углеродных волокон

1. Физическая прочность, удельная вязкость, малый вес.

2. Хорошее гашение вибраций, прочность и вязкость.

3. Высокая стабильность размеров, низкий коэффициент теплового расширения и низкое истирание.

4. Электрическая проводимость.

5. Биологическая инертность и проницаемость для рентгеновских лучей.

6. Устойчивость к усталости, самосмазывание, высокое демпфирование.

7. Электромагнитные свойства.

8. Химическая инертность, высокая коррозионная стойкость.

Классификация углеродного волокна:

  • В зависимости от модуля упругости, прочности и конечной температуры термической обработки углеродные волокна можно разделить на следующие категории:
  • Основано на свойствах углеродного волокна,
  • На основе волокнистых материалов-предшественников,
  • Зависит от конечной температуры термообработки
  • Основываясь на свойствах углеродного волокна, углеродные волокна могут быть сгруппированы в:
  • Сверхвысокомодульное, тип UHM (модуль > 450 ГПа)
  • Высокомодульное, тип HM (модуль упругости от 350 до 450 ГПа)
  • Промежуточный модуль, тип IM (модуль в диапазоне 200-350 ГПа)
  • Низкомодульное и высокопрочное, тип HT (модуль <100 ГПа, предел прочности при растяжении > 3,0 ГПа)
  • Сверхпрочное, тип SHT (предел прочности при растяжении > 4,5 Гпа)

На основе волокнистых материалов-предшественников углеродные волокна подразделяются на:

  • Углеродные волокна на основе ПАН
  • Углеродные волокна на основе смолы
  • Углеродные волокна на основе мезосферного пека
  • Углеродные волокна на основе изотропного пека
  • Углеродные волокна на основе вискозы
  • Углеродные волокна, выращенные в газовой фазе


В зависимости от температуры конечной термообработки углеродные волокна подразделяются на:

  • Углеродные волокна с высокотемпературной обработкой (HTT), где конечная температура термической обработки должна быть выше 2000C, могут быть связаны с волокнами высокомодульного типа.
  • Углеродные волокна промежуточной термообработки (IHT), при которых конечная температура термообработки должна быть около 1500 ° С или выше и может быть связана с волокном высокопрочного типа.
  • Углеродные волокна с низкой термической обработкой, при которых конечная температура термической обработки не превышает 1000С. Это материалы с низким модулем упругости и низкой прочностью.

Применение углеродного волокна

Два основных применения углеродных волокон — в специализированных технологиях, которые включают аэрокосмическую и ядерную инженерию, и в общем машиностроении и транспорте, которые включают инженерные компоненты, такие как подшипники, шестерни, кулачки, лопасти вентиляторов и кузова автомобилей. Недавно было найдено несколько новых применений углеродных волокон.
Например, восстановление моста в строительстве и промышленности, другие включают в себя: отделку интерьеров автомобилей, морских судов, авиации общего назначения, развлекательных и музыкальных инструментов общего назначения, а также вторичных транспортных продуктов. Проводимость в электронных технологиях обеспечивает дополнительное новое применение.

Применение углеродного волокна приведено вкратце:

  • Аэрокосмическая промышленность, автомобильный и морской транспорт, спортивные товары.
  • Ракеты, авиационные тормоза, аэрокосмическая антенна и опорная конструкция, большие телескопы, оптические стенды, волноводы для стабильных высокочастотных (ГГц) прецизионных измерительных систем.
  • Аудиооборудование, динамики для Hi-fi аппаратуры, рычаги звукоснимателя, руки робота.
  • Автомобильные капоты, новая оснастка, корпуса и основания для электронного оборудования, защита от электромагнитных и радиочастотных помех, щетки.
  • Медицинское применение в протезировании, хирургии и рентгеновском оборудовании, имплантатах и восстановлении сухожилий / связок.
  • Текстильное оборудование.
  • Химическая промышленность; ядерная сфера; клапаны, уплотнения и компоненты насосов на технологических установках.
  • Большие кольца для крепления генератора, радиологическое оборудование.

Углеродное волокно иногда используется в сочетании со стекловолокном из-за схожих производственных процессов. Однако углеродное волокно намного прочнее и легче стекловолокна.

Углеродное волокно можно найти в широком ассортименте высокопроизводительных транспортных средств, включая спортивные автомобили, супербайки, педальные велосипеды (где оно используется для изготовления рам), моторные лодки, и оно часто используется в индустрии тюнинга и кастомизации, где привлекательные тканые панели оставляют неокрашенными, чтобы ‘подчеркнуть’ материал.
Наше предприятие предлагает несколько разновидностей УГЛЕРОДНЫХ ЛЕНТ, с их ассортиментом можно ознакомиться ПО ССЫЛКЕ.