Hybridná vlákenná tkanina

Aromatická zmesná tkanina z uhlíkovej vlákny: Nový referenčný bod pre vysokovýkonné kompozitné materiály umožnený synergiami viacerých vlákien

Vo vlně postupného zdokonalovania technológie kompozitných materiálov aromatický uhlíkový hybridný plátno prelomil výkonné obmedzenia jednovláknových materiálov synergickým efektom „1+1>2“ a stal sa základným materiálom v oblasti vysokošpecializovanej výroby. Ako hybridný vlákenný materiál vyrobený zo dvoch alebo viacerých vlákien (uhlíkové vlákno, aramidové vlákno, sklenené vlákno atď.) presnými procesmi pletenia, ako sú plátok, diagonálne pletenie, saténové pletenie atď., spočíva jeho kľúčový technický prínos vedecky zdôvodnenom pomere vlákien a návrhu vzoru, čo umožňuje dopĺňať výhody rôznych vlastností vlákien, pričom si zachováva vynikajúce vlastnosti jednotlivých vlákien a zároveň prostredníctvom synergického efektu eliminuje ich výkonné nedostatky. Pričom podiel hustoty hybridného vlákenného plátna v materiálovom systéme nie je nižší ako 5 %, čo zabezpečuje stabilitu štruktúry viacvláknového pleteného materiálu a poskytuje pevný základ pre vlastnosti kompozitného materiálu po formovaní. Od ľahkých konštrukčných komponentov v leteckej a vesmírnej technike až po vysokovýkonné vybavenie vo športových potrebách, aromatický uhlíkový hybridný materiál preukázal nepostrádateľnú aplikačnú hodnotu v mnohých vysokošpecializovaných oblastiach vďaka vyváženým mechanickým vlastnostiam a širokej prispôsobivosti a stal sa dôležitým podporným materiálom na podporu výkonových vylepšení produktov v rôznych odvetviach.

Kľúčová výhoda: Spolupráca viacerých prvkov zaisťuje komplexné prelomy vo výkone

1. Vedecké kompozity z viacerých vlákien dosahujú komplementárne výhody výkonu

Kľúčová konkurencieschopnosť aromatického uhlíkového hybridného materiálu spočíva v vedecky navrhnutom kompozitnom zmesi rôznych vlákien, ktorá umožňuje komplexnú optimalizáciu mechanických vlastností presným dávkovaním vlákien s rôznymi vlastnosťami, ako sú uhlíkové vlákno, aramidové vlákno, sklenené vlákno atď. Uhlíkové vlákno je známe svojou extrémne vysokou tuhosťou a pevnosťou v ťahu, ale relatívne veľkou krehkosťou a nižšou odolnosťou voči nárazu; Aramidové vlákno má vynikajúcu odolnosť voči nárazu a húževnatosť, čo umožňuje efektívne pohlcovanie nárazovej energie, avšak jeho tuhosť je mierne nižšia v porovnaní s uhlíkovým vláknom; Sklenené vlákno ponúka vynikajúcu odolnosť voči korózii a cenové výhody a môže byť flexibilne prispôsobené podľa konkrétneho použitia. Aromatický uhlíkový hybridný materiál prepĺňa tieto vlákna v špecifických pomeroch (napr. 3:7, 5:5 atď.), čím dokonale dopĺňa tuhosť a pevnosť v ťahu uhlíkových vlákien o odolnosť voči nárazu a húževnatosť aramidových vlákien. Napríklad v hybridnom systéme uhlíkového a aramidového vlákna hlavné ťažné zaťaženie a tuhú podporu preberá uhlíkové vlákno, zatiaľ čo aramidové vlákno rýchlo pohlcuje energiu pri náraze, čím sa zabráni zlyhaniu materiálu kvôli krehkej lomu. Tento synergický efekt spôsobuje, že komplexné mechanické vlastnosti aromatického uhlíkového hybridného materiálu sú výrazne lepšie než vlastnosti materiálov z jediného typu vlákna. Po testovaní je jeho pevnosť v ťahu o 40 % – 60 % vyššia než u čisto aramidového materiálu a jeho rázová pevnosť je o 50 % – 70 % vyššia než u čisto uhlíkového materiálu, čo skutočne dosahuje výkonové zlepšenie typu „vziať si silné stránky a doplniť slabé“. Súčasne hustá prepĺňacia štruktúra hybridného vláknového materiálu tiež zvyšuje únavovú pevnosť materiálu, čo znižuje riziko degradácie vlastností pri opakovanom zaťažovaní a predlžuje životnosť konečného výrobku.

2. Podporované technológiou presného tkania, vhodné pre rôzne požiadavky scén

Vynikajúci výkon aromatického uhlíkového hybridného plátna je spôsobený nielen vedecy podloženou kompozíciou vlákien, ale aj presnými procesmi pletenia, ako sú plátok, diagonálne pletenie, saténové pletenie atď. Rôzne vzory pletenia dodávajú materiálu odlišné vlastnosti, ktoré sa môžu presne prispôsobiť požiadavkám viacerých scenárov. Plátené pletenie je najzákladnejšou metódou pletenia, pri ktorej sa úžkové a závitové nitě striedavo preplietajú v pomere 1:1 a tvoria tak pevnú a rovnomernú štruktúru vzoru. Táto metóda pletenia umožňuje aromatickému uhlíkovému hybridnému plátnu vykazovať vyvážené mechanické vlastnosti v úžku aj závite, silnú štrukturálnu stabilitu a nesnadno sa deformuje. Je veľmi vhodné pre scenáre, ktoré vyžadujú vysokú štrukturálnu stabilitu, ako napríklad posilnenie konštrukcií alebo skrine mechanického a elektrického zariadenia. Twill pletenie je proces, pri ktorom sa úžkové alebo závitové nitě nepretržite preplietajú cez dva alebo viac závitových alebo úžkových nití, čím vzniká jasný diagonálny textúrny efekt. V porovnaní s pláteným pletením má twill hybridné pletivo lepšiu ohevnosť a tvarovateľnosť a dokáže sa prispôsobiť komplexným tvarovaným scenárom, ako sú karosérie automobilov alebo tvarované konštrukčné prvky v leteckej a vesmírnej technike. Počas ohýbania je menej náchylné na trhliny. Saténové pletenie sa dosahuje nepretržitým prechodom viacerých nití cez úžkové alebo závitové nitě, čím vzniká dlhá plávajúca dĺžka, hladké a jemné vzory a vysoký povrchový lesk. Tento proces pletenia umožňuje materiálu zachovať svoje základné mechanické vlastnosti a zároveň má lepšiu povrchovú hladkosť. Môže sa použiť ako povrchová vrstva športových potrieb (napr. raketky na badminton alebo tenis) alebo vonkajšia ochranná vrstva protinábojových vest, čím zabezpečuje nielen výkon, ale aj zvyšuje estetickú textúru povrchu. Okrem toho presná kontrola procesu pletenia umožňuje tiež upraviť hustotu hybridného vlákenného plátna. Optimalizáciou vzdialenosti nití a frekvencie preplietania možno stabilne udržať hustotu materiálu nad 5 %, čo zaisťuje dostatočnú spojovaciu silu a štrukturálnu stabilitu medzi vláknami a poskytuje dobrú prispôsobivosť následnému kompozitnému tvarovaniu s pryskyričnou matricou.

3、 Plné scenárne mechanické prispôsobenie, pokrývajúce kľúčové požiadavky vysokého výrobného priemyslu

Aromatická uhlíková hybridná tkanina, s jej základnými mechanickými vlastnosťami „vysoká odolnosť voči nárazom, vysoká tuhosť a vysoká pevnosť v ťahu“, presne pokrýva kľúčové potreby vysokej triedy ako letecký priemysel, ochrana proti strelným zbraňam a automobilová výroba a stáva sa kľúčovým materiálom pre výkonové vylepšenia v rôznych odvetviach. V oblasti leteckého priemyslu musia konštrukčné komponenty lietadiel mať extrémne vysokú tuhosť a pevnosť v ťahu, aby odolali aerodynamickým zaťaženiam počas letu, rovnako ako dobrú odolnosť voči nárazom na vyrovnanie s kolísaním prúdenia vzduchu alebo neočakávanými nárazmi. Aromatická uhlíková hybridná tkanina, vďaka tuhosti poskytnutej uhlíkovým vláknom a vysoká odolnosť voči nárazom poskytnutá aramidovým vláknom, sa stáva ideálnym materiálom pre povrch trupu a konštrukčné komponenty krídla. Môže znížiť hmotnosť konštrukcie o viac než 30 % a zároveň zlepšiť životnosť konštrukčných častí na únavu 2 až 3-krát. V oblasti ochrany proti strelným zbraňam majú vesty proti strelným zbraňom mimoriadne vysoké požiadavky na odolnosť voči nárazom a húževnatosť materiálov. Aromatická uhlíková zmesná tkanina pohlcuje energiu nárazu strely prostredníctvom vysokého húževnatosti aramidových vlákien, zatiaľ čo vysoká tuhosť uhlíkových vlákien bráni prenikaniu strely, čím vzniká dvojitý ochranný systém „absorpcia – blokovanie“. V porovnaní s tradičnými čistými aramidovými ochrannými materiálmi sa úroveň ochrany zvýši o 1 až 2 stupne a hmotnosť sa zníži o 20 % – 30 %, čo výrazne zvyšuje pohyblivosť nositeľa. V oblasti automobilovej výroby dvojitá požiadavka na ľahkosť a bezpečnosť v nových energetických vozidlách podnietila aktualizáciu materiálov. Aromatická uhlíková hybridná tkanina sa používa pre rám karosérie a konštrukciu podvozku, čo môže znížiť hmotnosť vozidla o viac než 40 %, znížiť spotrebu energie a zlepšiť bezpečnosť pri zrážkach vďaka svojej vysoká tuhosti a odolnosti voči nárazom. Prostredníctvom testovania zrážok bolo overené, že konštrukcia karosérie vyztužená aromatickou uhlíkovou hybridnou tkaninou znižuje deformáciu po zrážke o viac než 50 % v porovnaní s tradičnými oceľovými konštrukciami. V oblasti športových potrieb rakety na badminton, tenisové rakety a iné vybavenie musia vyvážiť tuhosť a pružnosť. Synergický výkon aromatickej uhlíkovej zmesnej tkaniny umožňuje presne spĺňať mechanické požiadavky športových potrieb, zlepšuje úderovú silu a stabilitu ovládania lopty a je široko obľúbená medzi profesionálnymi športovcami a značkami športových potrieb vysokej triedy.

4、Vynikajúca medziodborová prispôsobivosť, rozširovanie hraníc priemyselných aplikácií

Okrem odvetvia vysokého výkonu ukazuje aromatická uhlíková hybridná tkanina silný potenciál aplikácií aj v občianskych odvetviach, ako sú elektromechanika a stavebníctvo, so svojimi rôznorodými kombináciami vlastností, čím neustále rozširuje hranice priemyselných aplikácií. V oblasti elektrotechniky musia mať kotvy a rotory veľkých motorov dobré izolačné a mechanické nosné vlastnosti. Po kombinácii aromatickej uhlíkovej zmesi tkaniny s izolačnou živicou možno vyrobiť vysokopevnostné izolačné kompozitné materiály, ktoré odolávajú odstredivým silám a vibračným zaťaženiam počas prevádzky motora, efektívne izolujú elektrické pole a zlepšujú stabilitu a životnosť motora. V porovnaní s tradičnými izolačnými materiálmi sa ich mechanická pevnosť zvýšila viac ako trojnásobne a miera zachovania izolačných vlastností je vyššia ako 95 %. V stavebnom priemysle je posilnenie a oprava veľkých konštrukcií, ako sú mosty a tunely, odvetvovou výzvou. Pri použití aromatickej uhlíkovej zmesi tkaniny na posilnenie konštrukcie jej vysoká pevnosť v ťahu efektívne preberá nosný tlak konštrukcie a jej odolnosť voči nárazom zvyšuje seizmickú odolnosť a odolnosť proti katastrofám. V jednom projekte posilnenia mosta sa po použití posilnenia aromatickou uhlíkovou zmesou tkaniny nosnosť mosta zvýšila o 40 %, odolnosť voči prasklinám o 60 % a samotná výstavba bola jednoduchá a stavebná doba krátka, čo výrazne znížilo náklady na posilnenie. Táto medziodborová prispôsobivosť vyplýva z flexibilného nastavenia pomerov vlákien a tkanín aromatických uhlíkových hybridných tkanín podľa rôznych požiadaviek scenárov. Napríklad v oblasti občianskeho stavitelia možno použiť ekonomický pomer „uhlíkové vlákno + sklenené vlákno“, zatiaľ čo v odvetví vysokovýkonnej ochrany pred strelnými zbraňami možno použiť vysokovýkonný pomer „uhlíkové vlákno + aramidové vlákno“. Prostredníctvom prispôsobených riešení možno spĺňať diferencované potreby rôznych odvetví a uvoľniť hodnotu hybridných tkanín z vlákien v ďalších scénaroch, čím sa podporí široké prenikanie kompozitných materiálov z odvetvia vysokého výkonu do občianskeho odvetvia.