پارچه کربن چیست؟ کاربرد پارچه کربنی در زمینه های مختلف فعالیت

2024 نویسنده: Howard Calhoun | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 10:25

پارچه کربن چیست؟ این ماده ای است که از الیاف بسیار سبک و قوی از یک پلیمر تقویت شده تشکیل شده است. در هسته خود، این پلیمر یک زنجیره طولانی از مولکول ها است که توسط اتم های کربن در کنار هم نگه داشته می شوند. به طور معمول، پلیمر مورد استفاده برای ساخت پارچه کربنی نود درصد کربن مخلوط با ده درصد مواد افزودنی متفرقه است.

محصولات تولیدکنندگان مختلف ممکن است با یکدیگر متفاوت باشند - بسته به پلیمر تقویت شده مورد استفاده در تولید و ترکیب مواد خام. ترکیب دقیق پارچه کربن، به عنوان یک قاعده، فاش نشده است. بالاخره این یک راز تجاری است.

تولید پارچه کربن

تولید پارچه کربنی با کشیدن به رشته های نازک پلیمرهای تقویت شده آغاز می شود. در مرحله بعد، نخ های به دست آمده در فرآیند کشش را روی ماسوره ها می پیچند و سپس به کمک دستگاه های بافندگی مخصوص، خود پارچه از آنها بافته می شود. فقط پنج تا ده میکرونهر نخ یک قطر دارد و با وجود این، بسیار قوی است.

پارچه کربن مسلماً قوی ترین ماده بافته موجود امروز است.

برنامه

استفاده از پارچه کربنی می تواند بی حد و حصر باشد. کجا اعمال می شود؟ اغلب در مواردی که وزن کم، رسانایی بالا و استحکام بالا مورد نیاز است استفاده می شود. با توجه به اینکه پارچه کربنی می تواند کیفیت های متفاوتی داشته باشد، استفاده از آن تا حد زیادی به ترکیب و کلاس پارچه بستگی دارد. به عنوان مثال، بالاترین عیار این فیبر در صنعت هوافضا استفاده می شود.

ساخت

در ساخت و ساز، از پارچه کربنی بسیار نازک در سیستم تقویت خارجی استفاده می شود. در هنگام تعمیر سازه های باربر، استفاده از پارچه کربنی و بایندر اپوکسی امکان بازسازی را در زمان کوتاهی ممکن می سازد و در مقایسه با روش های سنتی هزینه های نیروی کار را به میزان قابل توجهی کاهش می دهد. علیرغم اینکه زمان تعمیر چندین برابر کاهش می یابد، عمر سرویس سازه نیز چندین برابر افزایش می یابد. عملکرد باربری سازه نه تنها ترمیم شده، بلکه چندین بار افزایش یافته است.

هوانوردی

پارچه کربنی در حمل و نقل هوایی برای چیست؟ برای ایجاد قطعات کامپوزیتی یک تکه، مواد کربنی نیز استفاده می شود. محصولات حاصل که با سبکی و استحکام مشخص می شوند، امکان جایگزینی آلیاژهای آلومینیوم با فیبر کربن را فراهم می کنند. قطعات کامپوزیتی با وزنی پنج برابر کمتر از قطعات آلومینیومی، انعطاف پذیری، استحکام و مقاومت فشار بیشتری دارند.

صنعت

همچنین، پلاستیک های کربنی در صنعت هسته ای برای ایجاد راکتورهای قدرت استفاده می شود، جایی که نیاز اصلی مواد مورد استفاده، مقاومت در برابر تشعشع، مقاومت در برابر دما و فشار بالا است. تمام این خصوصیات پارچه کربنی است. علاوه بر این، توجه ویژه ای در صنعت هسته ای به استحکام سازه های خارجی می شود، بنابراین پارچه نیز به طور گسترده در سیستم تقویت خارجی استفاده می شود.

CFRP

کربن (یا فیبر کربن) در صنعت خودروسازی برای تولید قطعات و قطعات جداگانه و برای کل بدنه خودرو استفاده می شود. نسبت استحکام به وزن بالا به سازندگان اجازه می دهد تا وسایل نقلیه ایمن و کم مصرف ایجاد کنند: کاهش وزن خودرو به دلیل فیبر کربن، انتشار CO2 را تا 16 درصد کاهش می دهد. از آنجایی که مصرف سوخت چندین برابر کاهش یافته است.

مواد کامپوزیت در صنعت هوافضای مدنی جایگاه کاملاً قوی ای را اشغال کرده اند. به دلیل بارهای سنگین پروازهای فضایی، تقاضاهای زیادی برای آنها ایجاد می شود. فیبر کربن و مواد ساخته شده از آن در شرایط دما و فشار بالا و پایین، تحت تأثیر تشعشع، تحت بارهای ارتعاشی بالا و غیره کار می کنند.

در کشتی سازی، پلاستیک های تقویت شده با فیبر کربن به دلیل مقاومت در برابر خوردگی، استحکام ویژه بالا، غیر مغناطیسی، رسانایی حرارتی کم و مقاومت در برابر ضربه، بهترین اجزا برای طراحی و ایجاد مواد و ساختارهای جدید از آنها هستند. انتخاباین ماده خاص به دلیل امکان ترکیب بی اثری و استحکام شیمیایی بالا در آن و همچنین جذب صدا، ارتعاش و رادیو است که امکان استفاده از آن را در ساخت سازه‌های انواع کشتی‌های غیرنظامی می‌دهد.

در عمل جهانی، انرژی باد یکی از مهمترین مناطقی است که در آن از مواد کربن استفاده می شود. این صنعت در روسیه در مراحل ابتدایی خود است، اگرچه آسیاب های بادی در سراسر جهان ظاهر می شوند: در مناطق ساحلی، در مناطق خالی از سکنه و در سکوهای دریایی. استحکام و سبکی بی‌نظیر فیبر کربن، ایجاد تیغه‌های بلندتر را ممکن می‌سازد. به نوبه خود، آنها کارآمدتر انرژی شده اند.

CFRP ها نیز به طور گسترده در صنعت راه آهن استفاده می شوند. استحکام و سبکی مواد به سبک شدن ساختار واگن‌های راه‌آهن کمک می‌کند و از این طریق می‌توان وزن کل قطار را کاهش داد، طول آن را افزایش داد و ویژگی‌های سرعت را بهبود بخشید.

فیبر کربن همچنین می تواند در ساخت خطوط راه آهن و در ساخت خطوط راه آهن استفاده شود: طول سیم ها باعث افزایش مقاومت خمشی بالا می شود که باعث کاهش تعداد تکیه گاه های مورد نیاز و در عین حال کاهش می شود. زمان، خطر افتادگی را کاهش دهید.

مواد کامپوزیت به شدت در شیوه زندگی روزمره هر فرد گنجانده شده است. بسیاری از کالاهای مصرفی از آنها ایجاد می شود: تجهیزات و تجهیزات ورزشی، وسایل داخلی، لوازم خانگی، رایانه و بسیاری موارد دیگر.