Перспективы применения углеволоконных композитных материалов в строительной технике

Перспективы применения углеволоконных композитных материалов в строительной технике

Авторы публикации

Рубрика

Инженерия

Просмотры

230

Журнал

Журнал «Научный лидер» выпуск # 3 (101), Январь ‘23

Дата публикации 29.01.2023

Поделиться

В работе показаны перспективы применения углеволоконных композитных материалов в строительной технике. Указаны преимущества и недостатки этого материала.

Углеродное волокно — материал, состоящий из тонких нитей диаметром от 3 до 15 мкм, образованных преимущественно атомами углерода. Атомы углерода объединены в микроскопические кристаллы, выровненные параллельно друг другу; выравнивание кристаллов придаёт волокну большую прочность на растяжение. [1]

Рисунок 1. Углеродное волокно [1]

Впервые углеродное волокно было запатентовано в 1880 году Томасом Эдисоном в качестве нитей для накаливания в электрических лампах. Но интерес к нему появился значительно позже, лишь в конце 1950-х годов. Углеродное волокно, как оказалось, очень подходило в качестве армирующего материала при строительстве ракетных двигателей.

В таблице 1 приведены свойства углеродных волокон.

Таблица 1.

Свойства углеродных волокон [2]

Волокнистый материал

Углеродные волокна

Удельная плотность, г/см3

1,7-2

Прочность, ГПа

0,5-1

Модуль Юнга, ТПа

0,2-0,6

Предел прочности, ГПа

1,7-5

Удлинение при разрыве, %

0,3-2,4

Удельная теплопроводность, Вт/м·К

8-105

Электропроводность, См/м

6,5-14×106

 

Углеродные волокна чаще всего применяют для армирования такого полимерного материала, как углепластик.

Углепластик — это композиционный многослойный материал, представляющий собой полотно из углеродных волокон в оболочке из термореактивных полимерных (чаще эпоксидных) смол. [3]

Углепластик обладает уникальными эксплуатационными характеристиками. При, сравнительно со сталью, небольшой массе он характеризуется высокой жёсткостью, прочностью и износостойкостью.

Преимущества углепластика:

  • большой предел прочности на разрыв;
  • высокие упругие показатели;
  • хорошая усталостная прочность;
  • температурная стойкость с сохранением всех свойств и формы даже при нагревании до 2000 градусов по Цельсию;
  • хорошая теплоемкость;
  • высокая электропроводность;
  • неподверженность коррозии;
  • химическая инертность;
  • низкая ползучесть;
  • способность эффективно гасить механические вибрации.

Недостатки углепластика:

  • подвержен выгоранию и выцветанию, чего можно избежать, покрыв его эмалью или лаком;
  • чувствителен к точечным механическим ударам;
  • чтобы устранить опасность коррозии металла в областях его контакта с карбоном, приходится вести монтаж вставок из стекловолокна;
  • пока не решен вопрос утилизации и повторного использования.

Углепластик можно использовать в качестве материала для изготовления кабин и органов управления таких видов строительной техники, как: бульдозеры, экскаваторы, скреперы, самосвалы и т. д. Благодаря уменьшению массы на единицу мощности повысится производительность этой техники.

Список литературы

  1. Углеродное волокно. — Текст : электронный // Википедия : [сайт]. — URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Углеродное_волокно (дата обращения: 29.01.2023).
  2. Белова, Н. А. Композитные материалы на основе углеродных волокон / Н. А. Белова. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2015. — № 24.1 (104.1). — С. 5-7. — URL: https://moluch.ru/archive/104/23577/ (дата обращения: 29.01.2023).
  3. Карбон — что это такое. — Текст : электронный // Техноконсалтинг : [сайт]. — URL: https://engitime.ru/statyi1/raznoe/chto-takoe-ugleplastik-karbon.html (дата обращения: 29.01.2023).
  4. Углеродные волокна. — Текст : электронный // МВМ : [сайт]. — URL: http://www.mvmplant.com/materials/uglevolokno.html (дата обращения: 29.01.2023).
  5. Углепластик: достоинства и недостатки. — Текст : электронный // Композит-С : [сайт]. — URL: https://composit-s.ru/ugleplastik-dostoinstva-i-nedostatki/ (дата обращения: 29.01.2023).
Справка о публикации и препринт статьи
предоставляется сразу после оплаты
Прием материалов
c по
Осталось 2 дня до окончания
Размещение электронной версии
Загрузка материалов в elibrary
Публикация за 24 часа
Узнать подробнее
Акция
Cкидка 20% на размещение статьи, начиная со второй
Бонусная программа
Узнать подробнее