углеродное волокно высокой модульности

углеродное волокно высокой модульности представляет собой вершину линейки свойств материала углеродного волокна, и его основная особенность заключается в непревзойденном модуле упругости-обычно это модуль растяжения выше 350 ГПа и выше 600 ГПа для изделий высшего класса.  Этот показатель означает, что он обладает превосходной стойкостью к деформациям, т. е. при большой нагрузке он производит лишь минимальные деформации.  В отличие от среднемодульных углеродных волокон с высокой прочностью или равномерностью, которые стремятся к прочности, углеродные волокна с высоким модулем являются передовыми материалами, которые были созданы для удовлетворения крайне сложных требований к стабильности размеров и жесткости конструкции.

Производственные процессы и характеристики

Достижение такого высокого модуля зависит от чрезвычайно жестких производственных процессов.  Его предшественники по-прежнему используют полиакрилонилол (PAN) или мезофазный асфальт, но требуют длительного графирования при температурах, значительно превышающих температуру углеродного волокна средней модели (обычно более 2500 °C).  Этот процесс приводит к очень упорядоченной структуре атомов углерода в волокнах, увеличению размеров зерна, что делает их микроскопическую структуру бесконечно приближающейся к идеальному пиролизу графиту.  Эта высоко ориентированная и упорядоченная структура является основной причиной достижения чрезвычайно высокой жесткости.  Однако стремление к максимальной производительности часто требует компромиссов. Эта сильно графитизированная структура также демонстрирует два основных изменения в характеристиках: во-первых, удлинение волокна при разрыве (прочность) значительно снижается, что увеличивает его относительную хрупкость; во-вторых, его прочность на растяжение может быть ниже, чем у высокопрочных углеродных волокон. Поэтому преимущество Карбоновое волокно высокого модуля заключается не в его «более простой структуре», а в его «сопротивлении изгибу и растяжению».

Основные области применения

Сценарии применения углеродного волокна с высоким модулем являются специфическими и высокими, в основном сосредоточены на областях, которые «не могут быть упущены, не могут быть просчитаны, не могут быть упущены ":

Аэрокосмическая промышленность с новейшим оборудованием: это его самая классическая область применения.  На спутниках и космических детекторах углеродное волокно с высокой модулью используется для изготовления опор камер, параболических антенн, оптических платформ и каркасов солнечных крыльев.  Высокая жесткость и почти нулевые коэффициенты теплового расширения в условиях экстремальных температур в космосе обеспечивают абсолютную точность позиционирования и ориентацию высокоточных приборов и оптических систем, а также предотвращение сбоев в работе из-за незначительных деформаций.

Высокоточное промышленное оборудование: в высокопроизводительном производстве используются для изготовления балок и манипуляторов для трехкоординатных измерительных приборов (CMM).  Эти устройства имеют строгие ограничения на изгиб и кручивание при высокоскоростном движении, а использование углеродного волокна с высоким модулем гарантирует, что измерительные зонды всегда находятся в теоретическом положении, что гарантирует точность измерений в микрометрах.

Высококачественное профессиональное спортивное оборудование: несмотря на высокую стоимость, сталь Углеволокно высокомодульное используется для производства изделий, требующих высокой жесткости, таких как рамы профессиональных велосипедов, гребные мачты и корпуса болидов Формулы-1. Ее высокая жесткость означает более прямую передачу усилия и меньшие потери энергии, что может привести к значительному улучшению характеристик.

Резюме и перспективы

Короче говоря,углеродное волокно высокой модульности представляет собой особый материал, созданный для "жесткости".  Это достигается за счет сложного процесса и высоких затрат в обмен на превышение пределов в определенных измерениях производительности.  По мере развития космических исследований, точного машиностроения и высокотехнологичного оборудования спрос на стабильность размеров и легкие высокоскоростные свойства продолжает расти, а Высокомодульное углеродное волокно становится все более заметным в качестве эталонного материала в этой области.