Гібридна волокниста тканина

Ароматична сумішена тканина з вуглецевого волокна: нова віха у високоефективних композитних матеріалах, створених завдяки синергії багатьох волокон

У хвилі поступового оновлення технології композитних матеріалів ароматична вуглецева гібридна тканина подолала обмеження продуктивності матеріалів з окремих волокон завдяки синергетичному ефекту «1+1>2», ставши основним базовим матеріалом у сфері високотехнологічного виробництва. Як гібридна волокниста тканина, виготовлена ​​із двох або більше волокон (вуглецеве волокно, арамідне волокно, скловолокно тощо) за допомогою прецизійних процесів ткацтва, таких як полотняне, саржеве, атласне переплетення тощо, її ключова технічна особливість полягає в науковому співвідношенні волокон та проектуванні малюнка, що забезпечує взаємодоповнення переваг різних властивостей волокон, зберігаючи відмінні характеристики окремого волокна і водночас усуваючи їхні слабкі сторони через синергетичний ефект. При цьому частка густини гібридної тканини волокон у матеріальній системі становить не менше 5%, що забезпечує стабільність багатоволокнистої тканини та створює міцну основу для властивостей композитного матеріалу після формування. Від легких конструкційних елементів в авіакосмічній галузі до високопродуктивного обладнання у спортінвентарі, ароматична вуглецева гібридна тканина демонструє незамінну практичну цінність у багатьох передових галузях завдяки збалансованим механічним властивостям і широкій адаптивності, стаючи важливим базовим матеріалом для просування оновлення продуктивності продуктів у різних галузях.

Основна перевага: багатокомпонентна співпраця забезпечує всебічний прорив у продуктивності

1、 Багатоволоконний науковий композит забезпечує взаємодоповнюючі експлуатаційні переваги

Основна конкурентоспроможність ароматичного вуглецевого гібридного полотна полягає в науковому композитному проектуванні багатошарових волокон, що забезпечує комплексну оптимізацію механічних властивостей за рахунок точного дозування різних типів волокон, таких як вуглецеве волокно, арамідне волокно, скловолокно тощо. Вуглецеве волокно відоме своєю надвисокою жорсткістю та міцністю на розтяг, проте воно є досить крихким і має порівняно низьку стійкість до ударних навантажень; арамідне волокно має відмінну стійкість до ударів і високу міцність, ефективно поглинаючи енергію удару, але його жорсткість трохи поступається вуглецевому волокну; скловолокно володіє високою корозійною стійкістю та перевагами у вартості, і може гнучко адаптуватися залежно від сценаріїв застосування. Ароматичне вуглецеве гібридне полотно поєднує ці волокна в певних пропорціях (наприклад, 3:7, 5:5 тощо), ідеально доповнюючи жорсткість і міцність на розтяг вуглецевих волокон, а також ударну в’язкість і міцність арамідних волокон. Наприклад, у гібридній системі вуглецевого та арамідного волокон основне навантаження на розтяг і жорстку підтримку несе вуглецеве волокно, тоді як арамідне волокно швидко поглинає енергію при ударі, запобігаючи руйнуванню матеріалу через крихке руйнування. Цей синергетичний ефект робить комплексні механічні властивості ароматичного вуглецевого гібридного полотна значно кращими, ніж у матеріалів з окремих волокон. За результатами тестування, його міцність на розтяг на 40%–60% вища, ніж у чистого арамідного полотна, а міцність на удар — на 50%–70% вища, ніж у чистого вуглецевого полотна, що справді забезпечує підвищення продуктивності за принципом «використання сильних сторін для усунення слабких». У той же час, щільна ткацька структура гібридного полотна також покращує втомну міцність матеріалу, роблячи його менш схильним до погіршення властивостей під дією повторних навантажень і подовжуючи термін служби кінцевого продукту.

2. Підтримується технологією точного ткацтва, підходить для різноманітних вимог сценаріїв

Відмінні експлуатаційні характеристики ароматичного вуглецевого гібридного полотна зумовлені не лише науковим поєднанням волокон, а й точними процесами ткацтва, такими як полотняне переплетення, діагональне (саржа) та атласне ткацтво тощо. Різні малюнки ткацтва надають матеріалу різноманітних властивостей, що дозволяє точно задовольняти потреби різних сценаріїв застосування. Полотняне переплетення — це найпростіший метод ткацтва, при якому основа та уток поперемінно переплітаються у співвідношенні 1:1, утворюючи щільну та однорідну структуру. Цей метод забезпечує гібридним ароматичним вуглецевим тканинам збалансовані механічні властивості за основою та утком, високу стабільність структури та стійкість до деформації. Він дуже добре підходить для сценаріїв, де потрібна висока структурна стабільність, наприклад, для армування будівельних конструкцій або корпусів електромеханічного обладнання. Ткацтво саржі — це процес, при якому нитки основи чи утку послідовно переплітаються через дві або більше ниток утку чи основи, утворюючи чіткий діагональний малюнок. У порівнянні з полотняним переплетенням, гібридні саржеві тканини мають кращу гнучкість і формопластичність, що дозволяє їм адаптуватися до складних форм, наприклад, у виробах автотранспорту чи фасонних конструкційних елементів у авіації. Вони менше схильні до тріщин під час вигинання. Атласне ткацтво досягається шляхом послідовного перекидання через кілька ниток основи чи утку, утворюючи довгі плаваючі ділянки, що забезпечує гладеньку та ніжну поверхню з високим блиском. Такий процес дозволяє матеріалу зберігати свої основні механічні властивості, одночасно отримуючи кращу гладкість поверхні. Його можна використовувати для верхнього шару спортивного інвентарю (наприклад, ракеток для бадмінтону чи тенісу) та зовнішнього захисту бронежилетів, забезпечуючи високу продуктивність та покращуючи естетичний вигляд. Крім того, точний контроль процесу ткацтва дозволяє також регулювати щільність гібридної волокнистої тканини. Шляхом оптимізації відстані між нитками та частоти їх переплетення можна стабільно підтримувати щільність матеріалу на рівні понад 5%, забезпечуючи міцність зчеплення та структурну стабільність між волокнами, а також гарну пристосованість для подальшого формування композитів із полімерною матрицею.

3、 Повна механічна адаптація сцени, що охоплює основні вимоги до високотехнологічного виробництва

Ароматична вуглецева гібридна тканина, яка має основні механічні властивості «висока стійкість до ударів, висока жорсткість і висока міцність на розтяг», точно відповідає основним потребам високотехнологічних галузей, таких як авіація та космонавтика, бронезахист і автомобілебудування, і стає ключовим матеріалом для підвищення продуктивності в різних галузях. У галузі авіації та космонавтики конструкційні елементи літаків повинні мати надзвичайно високу жорсткість і міцність на розтяг, щоб витримувати аеродинамічні навантаження під час польоту, а також добру стійкість до ударів для протидії коливанням повітряного потоку або несподіваним ударам. Ароматична вуглецева гібридна тканина, завдяки високій жорсткості, яку забезпечують вуглеволокна, і високій стійкості до ударів, яку забезпечують арамідні волокна, стає ідеальним матеріалом для обшивки фюзеляжу та конструкційних елементів крила. Вона дозволяє знизити вагу конструкції більш ніж на 30% і при цьому покращити термін служби конструкційних елементів на 2-3 рази. У галузі бронезахисту бронежилети пред'являють дуже високі вимоги до стійкості матеріалів до ударів і їх міцності. Ароматична вуглецева сумішна тканина поглинає енергію пострілу за рахунок високої міцності арамідних волокон, тоді як висока жорсткість вуглеволокон запобігає проникненню кулі, формуючи подвійну систему захисту «поглинання-блокування». У порівнянні з традиційними чисто арамідними бронематеріалами, рівень захисту підвищується на 1-2 класи, а вага зменшується на 20–30%, значно поліпшуючи рухливість носія. У галузі автомобілебудування подвійний попит на легкість і безпеку в електромобілях стимулює оновлення матеріалів. Ароматична вуглецева гібридна тканина використовується для каркасу кузова і шасі, що дозволяє знизити вагу автомобіля більш ніж на 40%, зменшити споживання енергії і покращити безпеку при зіткненні за рахунок високої жорсткості та стійкості до ударів. Випробування на зіткнення показали, що конструкція кузова, посилена ароматичною вуглецевою гібридною тканиною, зменшує деформацію після зіткнення більш ніж на 50% у порівнянні з традиційними сталевими конструкціями. У галузі спортивного інвентарю ракетки для бадмінтону, тенісу та інше обладнання повинні забезпечувати баланс між жорсткістю та пружністю. Синергетичні властивості ароматичної вуглецевої сумішної тканини дозволяють їй точно відповідати механічним вимогам спортивного інвентарю, покращуючи силу удару та стабільність контролю м’яча, тому вона широко використовується професійними спортсменами та брендами високоякісного спортивного обладнання.

4、 Виняткова здатність до адаптації в різних галузях, розширення меж промислового застосування

Окрім сфери високотехнологічного виробництва, ароматичний вуглецевий гібридний матеріал також демонструє значний потенціал застосування в цивільних галузях, таких як електромеханіка та будівництво, завдяки різноманітним комбінаціям властивостей, постійно розширюючи межі промислового застосування. У галузі електромеханіки осердя статора та ротора великих електродвигунів повинні мати добру ізоляцію та механічну міцність. Після поєднання ароматичного вуглецевого тканини з ізоляційною смолою можна отримати високоміцні ізоляційні композитні матеріали, які здатні витримувати відцентрову силу та вібраційне навантаження під час роботи двигуна, ефективно ізолювати електричне поле, покращуючи стабільність та термін служби двигуна. У порівнянні з традиційними ізоляційними матеріалами, його механічна міцність збільшується більш ніж у три рази, а коефіцієнт збереження ізоляційних властивостей становить понад 95%. У будівельній галузі зміцнення та ремонт великогабаритних конструкцій, таких як мости та тунелі, є галузевими викликами. Використовуючи ароматичний вуглецевий гібридний матеріал для зміцнення конструкцій, його висока міцність на розтяг ефективно розподіляє навантаження на конструкцію, а стійкість до ударів підвищує сейсмостійкість та стійкість до надзвичайних ситуацій. У одному з проектів зміцнення мосту після використання ароматичного вуглецевого гібридного матеріалу несуча здатність мосту зросла на 40%, стійкість до утворення тріщин — на 60%, при цьому будівельні роботи були простими, а термін будівництва скорочено, що значно знизило вартість зміцнення. Ця міждисциплінарна адаптивність походить від гнучкого регулювання співвідношення волокон та процесів ткацтва ароматичних вуглецевих гібридних тканин залежно від вимог конкретного застосування. Наприклад, у галузі цивільного будівництва може використовуватися економічне співвідношення «вуглецеве волокно + скловолокно», тоді як у сфері високоякісного бронезахисту — високопродуктивне співвідношення «вуглецеве волокно + арамідне волокно». Шляхом створення індивідуальних рішень можна задовольняти диференційовані потреби різних галузей, реалізовуючи потенціал гібридних волокнистих матеріалів у більш широкому колі сценаріїв, сприяючи масовому проникненню композитних матеріалів з високотехнологічних сфер у цивільну сферу.