Гибридті талшықты мата

Ароматты көміртекті аралас мата: көптеген талшықтардың синергиялық әсері арқылы жоғары өнімді композиттік материалдар үшін жаңа эталон

Композиттік материалдар технологиясының біртіндеп жетілдіру толқынында ароматтық көміртегі гибридті мата «1+1>2» синергиялық эффектісі есебінен жалғыз талшықты материалдардың өнімділік шектеулерін жеңіп, жоғары дәлдікті өндіру саласындағы негізгі базалық материалға айналды. Көміртегі талшығы, арамид талшығы, шыны талшығы және т.б. екі немесе одан көп талшықтан тұратын және басқару, диоганальдық тоқыма, сатен тоқыма сияқты дәл тоқыма үдерістері арқылы жасалған гибридті талшықты матаның негізгі техникалық ерекшелігі — әр түрлі талшық қасиеттерінің артықшылықтарын тиімді пайдалану үшін ғылыми негізделген талшық қатынасы мен үлгінің дизайндалуында. Бұл кезде жеке талшықтың үздік сипаттамалары сақталады және олардың әрқайсысының өнімділік кемшіліктері синергиялық әсер арқылы болдырмауға тырысады. Оның ішінде гибридті талшықты матаның материалдық жүйедегі тығыздық үлесі 5% аз болмауы тиіс, бұл көптеген талшықты тоқыма құрылымының тұрақтылығын қамтамасыз етеді және формаланғаннан кейін композиттік материалдың өнімділігі үшін берік негіз қалайды. Аэрокосмостағы жеңіл конструкциялық бөлшектерден бастап спорт құрал-жабдықтарындағы жоғары өнімділікті жабдықтарға дейінгі салаларда ароматтық көміртегі гибридті мата тепе-теңдік механикалық қасиеттері мен кең таралған бейімделушілігі арқасында көптеген жоғары дәлдікті салаларда алмастырылмайтын қолданылу құнын көрсетті және әртүрлі салалардағы өнімдердің өнімділігін жақсартудың маңызды қолдау материалына айналды.

Негізгі артықшылық: Көпэлементті ынтымақтастық барлық жағынан өнімділіктің жаңа деңгейге көтерілуін қамтамасыз етеді

1、 Көп талшықты ғылыми композит өзара толықтыратын өнімділік артықшылықтарын қамтамасыз етеді

Ароматтық көміртегі гибридті мата негізінде көміртегі талшығы, арамид талшығы, шыны талшық сияқты әртүрлі қасиеттерге ие талшықтардың дәл пропорцияда қосылуы арқылы механикалық қасиеттерді тиімді түрде оптимизациялауға мүмкіндік беретін бірнеше талшықтың ғылыми композиттік дизайны жатады. Көміртегі талшығы өте жоғары қаттылығы мен созылу беріктігімен ерекшеленеді, бірақ оның сынғыштығы салыстырмалы түрде жоғары, соққыға төзімділігі төмен; Арамид талшығының соққыға төзімділігі мен серпімділігі өте жақсы, соққы энергиясын тиімді түрде жұтады, бірақ оның қаттылығы көміртегі талшығына қарағанда сәл төмен; Шыны талшығының коррозияға төзімділігі мен баға тұрғысынан алғандағы артықшылықтары бар және қолдану сценарийлеріне қарай икемді түрде пайдалануға болады. Ароматтық көміртегі гибридті матасы осы талшықтарды белгілі пропорцияларда (мысалы, 3:7, 5:5 т.б.) тоқып, көміртегі талшықтарының қаттылығы мен созылу беріктігін, сонымен қатар арамид талшықтарының соққыға төзімділігі мен серпімділігін идеалды түрде толықтырады. Мысалы, көміртегі және арамид талшықтарының гибридті жүйесінде көміртегі талшығы негізгі созылу жүгін және қатты тіреуді қабылдайды, ал арамид талшығы соққы кезінде тез энергияны жұтады, материалдың сынғыш сынуы арқылы бұзылуын болдырмауға көмектеседі. Бұл синергиялық эффект ароматтық көміртегі гибридті матасының жалпы механикалық қасиеттерін жеке талшықты материалдардан едәуір жоғары деңгейге көтереді. Зертханалық тексерулер нәтижесінде оның созылу беріктігі таза арамид матадан 40%-60% жоғары, ал соққыға беріктігі таза көміртегі матадан 50%-70% жоғары болып шықты, шынымен «артықшылықтарды алып, кемшіліктерді толықтыру» деген өнімнің өнімділігін арттыру мақсатына жеткізді. Сонымен қатар, гибридті талшық матасының тығыз тоқыма құрылымы материалдың шаршауға төзімділігін арттыруға да мүмкіндік береді, осылайша қайталанатын жүктемелер кезінде өнімнің қасиеттерінің төмендеуіне жол бермейді және соңғы өнімнің қызмет ету мерзімін ұзартады.

2. Дәл тоқыма технологиясымен қамтамасыз етіледі, әртүрлі сценарийлердің талаптарына сәйкес келеді

Ароматтық көміртегілі гибридті мата өзінің ерекше өнімділігімен емес, талшықтардың ғылыми композитіне ғана емес, сонымен қатар басқа да дәлме-дәл тоқу процестеріне де – мысалы, торкөз тоқу, диоганальды тоқу, сатен тоқу сияқты – байланысты. Әртүрлі тоқу үлгілері материалға әртүрлі өнімділік сипаттамаларын береді, ол көптеген жағдайлардағы қажеттіліктерге дәлме-дәл бейімделуге мүмкіндік береді. Торкөз тоқу – бұл ең негізгі тоқу әдісі, онда негізгі және қосымша жіптер 1:1 қатынасында кезектесіп тоқылады, бұл тығыз және біркелкі үлгілі құрылым пайда болуын қамтамасыз етеді. Бұл тоқу әдісі ароматтық көміртегілі гибридті маталарға негізгі және қосымша бағыттағы механикалық қасиеттердің тепе-теңдігін, құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз етеді және оңай деформацияланбайды. Ол ғимараттарды күшейту мен электротехникалық жабдық корпусы сияқты құрылымдық тұрақтылық талап етілетін жағдайлар үшін өте қолайлы. Диагональды тоқу – бұл негізгі немесе қосымша жіптердің екі немесе одан да көп қосымша немесе негізгі жіптер арқылы үздіксіз тоқылу процесі, ол айқын диагональды мәнерді көрсетеді. Торкөз тоқумен салыстырғанда диагональды гибридті тоқылған мата икемділігі мен пішіндеуге бейімділігі жағынан жоғары, автомобиль денелері мен әуе-космостық пішінді конструкциялық элементтер сияқты күрделі пішіндеу жағдайларына бейімделе алады. Иілу процесі кезінде жарықшақ пайда болуы аз. Сатен тоқу – бұл негізгі немесе қосымша жіптермен бірнеше жіптерді үздіксіз асып кету арқылы ұзын жүзбелі ұзындық қалыптастыру арқылы жүзеге асырылады, ол бетінің жылтыр, сезімтал үлгісі мен жоғары беттік жылтырымен ерекшеленеді. Бұл тоқу процесі материалдың негізгі механикалық қасиеттерін сақтай отырып, бетінің жылтырлығын жақсартуға мүмкіндік береді. Ол спорт құралдарының сыртқы қабаты (мысалы, бадминтон қоңырауы мен теннис қоңырауы) мен оққа төзімді күркелердің сыртқы қорғаныш қабаты үшін қолданылуы мүмкін, өнімділікті қамтамасыз етіп қана қоймай, сыртқы түрінің мәтінін де жақсартады. Сонымен қатар, тоқу процесін дәлме-дәл басқару гибридті талшықты матаның тығыздығын да реттеуге мүмкіндік береді. Жіптердің арақашықтығы мен тоқылу жиілігін оптимизациялау арқылы материалдың тығыздығы 5% астам тұрақты деңгейде сақталуын қамтамасыз етуге болады, бұл талшықтар арасындағы байланыс күші мен құрылымдық тұрақтылықты қамтамасыз етеді және шайтан матрицамен кейінгі композитті пішіндеуге жақсы бейімделушілік қамтамасыз етеді.

3、 Барлық сценадағы механикалық бапталу, жоғары дәлдіктегі өндірістің негізгі талаптарын қамтиды

Ароматтық көміртегі гибридті мата «жоғары соққыға төзімділік, жоғары қаттылық және жоғары созылу беріктігі» деген негізгі механикалық қасиеттерге ие болып, әуежай-ғарыш, оқтан қорғау және автомобиль жасау сияқты жоғары санатты салалардың негізгі қажеттіліктерін дәлме-дәл қамтиды және әртүрлі салаларда өнімділікті жақсартудың кілттік материалдарына айналды. Әуежай-ғарыш саласында ұшақ конструкцияларының ұшу кезінде аэродинамикалық жүктемелерге шыдай алатындай өте жоғары қаттылығы мен созылу беріктігі болуы керек, сонымен қатар ауа ағынының тербелістеріне немесе күтпеген соққыларға қарсы тұру үшін жақсы соққыға төзімділікке ие болуы керек. Көміртегі талшықтарының жоғары қаттылығы мен арамид талшықтарының жоғары соққыға төзімділігін біріктірген ароматтық көміртегі гибридті мата фюзеляждың сыртқы қабығы мен қанат конструкциялары үшін идеалды материалға айналды. Бұл конструкциялық элементтердің салмағын 30%-дан астам азайтса, олардың тозуға төзімділігін 2-3 есе арттырады. Оқтан қорғау саласында оқтан қорғау киімдері материалдардың соққыға төзімділігі мен серпімділігіне өте жоғары талаптар қояды. Арамид талшықтарының жоғары серпімділігі арқылы оқтың соққы энергиясын жұтады, ал көміртегі талшықтарының жоғары қаттылығы оқтың өтуін болдырмау арқылы «жұту-тоқтату» екі деңгейлі қорғаныс жүйесін құрайды. Дәстүрлі таза арамидтық оқтан қорғау материалдарымен салыстырғанда, оның қорғаныс деңгейі 1-2 деңгейге артып, салмағы 20%-дан 30%-ға дейін азаяды, бұл киіп жүрушінің қозғалыс қабілетін едәуір арттырады. Автомобиль жасау саласында электромобилдердің жеңілдігі мен қауіпсіздігіне деген екі талап материалдарды жаңартуға итермеледі. Ароматтық көміртегі гибридті матаны кузов каркасы мен шасси конструкцияларында пайдалану арқылы автомобильдің салмағын 40%-дан астам азайтып, энергия тұтынуды төмендетуге және жоғары қаттылығы мен соққыға төзімділігі арқылы соқтығысуда қауіпсіздікті арттыруға мүмкіндік береді. Соқтығысу тестілері ароматтық көміртегі гибридті матамен күшейтілген кузов конструкциясының соқтығысудан кейінгі деформациясы дәстүрлі болат конструкциялармен салыстырғанда 50%-дан астам азайғанын көрсетті. Спорт құрал-жабдықтары саласында бадминтон, теннис қоңыраулары сияқты құралдар қаттылық пен серпімділікті тепе-теңдікте ұстауы керек. Ароматтық көміртегі гибридті матаның синергиялық қасиеттері спорт құрал-жабдықтарының механикалық талаптарын дәлме-дәл сәйкестендіруге мүмкіндік береді, қоңыраулардың соққы күшін және допты бақылау тұрақтылығын арттырады және кәсіби спортшылар мен жоғары санатты спорт құрал-жабдықтары брендтерінің назарын өзіне аударады.

4、 Ерекше кеңістіктегі үйлесімділік, өнеркәсіптік қолданыстардың шектерін кеңейту

Жоғары сапалы өндіріс саласынан тыс, ароматты көміртегілі гибридті мата электромеханика және құрылыс сияқты азаматтық салаларда да әртүрлі өзінің қасиеттерінің тиімді комбинациясы арқасында күшті қолдану потенциалын көрсетеді, бұл өнеркәсіптік қолданыстар шекарасын үнемі кеңейтеді. Электромеханика саласында үлкен электр қозғалтқыштардың статор мен ротор орамдары жақсы изоляциялау және механикалық тірек қасиеттеріне ие болуы керек. Ароматты көміртегілі қоспа матаның изоляциялық шайырмен біріктірілуі нәтижесінде жоғары беріктікті изоляциялық композитті материалдар алынады, олар электр қозғалтқыш жұмыс істеп тұрған кезде центрге тартқыш күш пен тербеліс жүктемесін шыдай алады, электр өрісін тиімді түрде бөліп тұрады және электр қозғалтқыштың тұрақтылығын, сондай-ақ жұмыс істеу мерзімін арттырады. Дәстүрлі изоляциялық материалдармен салыстырғанда, оның механикалық беріктігі үш еседен астам артып, изоляциялық қасиетінің сақталу коэффициенті 95%-дан асады. Құрылыс саласында көпірлер мен тоннельдер сияқты үлкен құрылымдарды күшейту мен жөндеу — бұл өнеркәсіпке тән қиындық. Ароматты көміртегілі қоспа матаны құрылымды күшейту үшін пайдаланған кезде оның жоғары созылу беріктігі құрылымның тірек қысымын тиімді бөлісуі мүмкін, сонымен қатар соққыға төзімділігі құрылымның жер сілкінісіне және табиғи апаттарға төзімділігін арттырады. Бір көпірді күшейту жобасында ароматты көміртегілі қоспа матаны қолданғаннан кейін көпірдің тірек қабілеті 40%, трещинага төзімділігі 60% артты, құрылыс жұмыстары қарапайым болып, орындалу уақыты қысқарды, бұл күшейту құнын әлдеқайда төмендетті. Бұл көптеген пәндерге бейімделу қабілеті ароматты көміртегілі гибридті маталардың талшықтардың қатынасы мен тоқу процестерін әртүрлі сценарийлердің талаптарына сәйкес икемді түрде реттеуге мүмкіндік беруінен туындайды. Мысалы, азаматтық құрылыста «көміртегі талшығы + шыны талшығы» экономикалық қатынасы қолданылады, ал жоғары сапалы қорғаныс саласында «көміртегі талшығы + арамид талшығы» жоғары өнімділік қатынасы қолданылады. Тапсырмаға сай шешімдер арқылы әртүрлі салалардың дифференциацияланған қажеттіліктерін қанағаттандыруға болады және гибридті талшықты маталардың құндылығын одан әрі көп сценарийлерде ашуға болады, бұл композитті материалдардың жоғары сапалы саладан азаматтық салаға дейін кеңінен таралуына ықпал етеді.