Углеродное волокно (углеволокно) - свойства и область применения

Для карбона характерна высокая удельная прочность, жёсткость, модуль упругости, низкий коэффициент теплового расширения и теплопроводность, а также очень высокая стойкость к различным химически агрессивным средам.

Углеволокно – это материал, получаемый из углеродных нитей, которые в свою очередь производятся из углеродного волокна. Углеродные нити получают из ультрадисперсных углеродных материалов (УДМУ), а затем из них производят углеродное волокно, которое затем используют для производства различных материалов, например, композитных материалов, используемых в автомобильной, авиационной, космической и других отраслях промышленности.

Свойства углеродного волокна

Углеродное волокно имеет множество уникальных свойств, которые делают его одним из самых перспективных материалов в современной промышленности. 

Вот некоторые из наиболее важных свойств углеродного волокна:

• Высокая прочность: Углеродное волокно обладает чрезвычайно высокой прочностью на растяжение, что делает его идеальным материалом для изготовления композитов, которые могут выдерживать экстремальные нагрузки.
• Малый вес: Углеродное волокно очень легкое, что позволяет использовать его в конструкциях, где требуется минимальный вес.
• Хорошая термостойкость: Углеродное волокно устойчиво к высоким температурам до 2000 градусов Цельсия, что делает его подходящим для использования в авиации, космической технике и других областях, где требуются материалы, способные выдерживать экстремальные условия.
• Низкий коэффициент трения: Углеродное волокно также обладает низким коэффициентом трения, что делает его полезным для использования в качестве материала для покрытия поверхностей, которые должны быть гладкими и легко скользящими.
• Стойкость к коррозии: Углеродное волокно не подвержено коррозии, что делает его особенно подходящим для использования в морской среде и других условиях, где необходима стойкость к коррозии.
• Гибкость: Углеродное волокно может быть изготовлено в виде гибких нитей или тканей, что делает его пригодным для использования в текстильной, автомобильной и других отраслях.
• Низкий коэффициент температурного расширения. Материалом с низким коэффициентом температурного расширения называется такой материал, который незначительно изменяет свои размеры при изменении температуры. Такие материалы обладают способностью сохранять свою форму и размеры при экстремальных изменениях температурной среды
  
• Химическая инертность - это способность вещества противостоять реакциям с другими веществами.
  
• Низкий удельный вес. Удельный вес материала - это отношение его массы к объему. Материалы с низким удельным весом имеют меньшую массу на единицу объема, что делает их более легкими и удобными для использования
  

Прочность нитей на разрыв, сравнимая с прочностью легированной стали, при массе, меньшей, чем у алюминия, обуславливает высокие механические характеристики.

УВ устойчивы к агрессивным химическим средам.

Их предельная температура эксплуатации в воздушной среде составляет 300—350°С

Применение углеволокна в промышленности

Углеродное волокно находит широкое применение в различных отраслях промышленности:

• Авиационная промышленность: из углеволокна изготавливают корпуса самолетов, крылья, хвостовые стабилизаторы и другие детали.
• Автомобильная промышленность: углеродное волокно используется для изготовления автомобильных компонентов, таких как тормозные колодки, диски и шины.
• Космическая промышленность: углеродные композиты используются для создания космических кораблей и ракет, так как они обладают высокой прочностью и термостойкостью.
• Электроника и электротехника: углеродное волокно применяется для производства кабелей и проводов, которые обладают высокой электропроводностью и устойчивостью к высоким температурам.
• Медицина: нити углеволокна используются в производстве хирургических инструментов и материалов для имплантов, так как углеволокно не вызывает аллергических реакций и не токсично для организма.
• Строительство: углеволокно широко используется в строительстве для создания легких и прочных конструкций, таких как мосты и здания.
• Текстильная промышленность: углеродное волокно используется для производства тканей и одежды, которые обладают повышенной прочностью и устойчивостью к износу.
• Герметология: производство набивок из углеволокна.

Производство сальниковых набивок из углеродных волокон

Сальниковые набивки – это изделия, используемые для герметизации подвижных соединений, например, валов, насосов, клапанов и т. д. Они изготавливаются из различных материалов, включая резину, графит, асбест и другие. Однако, наиболее распространенным материалом для сальниковых набивок является углеродное волокно.
Производство сальниковых набивок из углеродного волокна включает несколько этапов. Во-первых, углеродное волокно должно быть обработано и очищено от примесей, чтобы обеспечить высокое качество конечного продукта. Затем углеродное волокно прессуется в форму, которая соответствует размеру и форме сальникового уплотнения. После этого готовое изделие проходит тестирование на прочность и герметичность.
Сальниковые набивки из углеродного волокна обладают рядом преимуществ по сравнению с традиционными материалами. Они имеют высокую прочность, устойчивость к высоким температурам и химическим воздействиям, а также низкую плотность и вес. Кроме того, сальниковые уплотнения из углеродного волокна могут быть изготовлены с высокой точностью и имеют длительный срок службы.

Наше предприятие производит сальниковые набивки из углеволокна под собственной торговой маркой Герморум:

• Набивка для сальников Герморум® С-161
• Набивка Герморум® С-250 из углеродного волокна
• Сальниковая набивка из высокотемпературного углеволокна Герморум® С-610

Виды углеродного волокна из терморасширенного графита (ТРГ): особенности и применение

Углеродное волокно, получаемое из терморасширенного графита (ТРГ), представляет собой высокотехнологичный материал с уникальными свойствами. В зависимости от способа производства и характеристик, выделяют несколько основных видов таких волокон, каждый из которых находит свое применение в различных отраслях промышленности.

Основные виды углеродного волокна из ТРГ

1. Нитьевые волокна (углеволокно нить)

   • Производятся методом прядения графитовой массы

   • Диаметр от 5 до 15 мкм

   • Высокая прочность на разрыв (до 7000 МПа)

   • Применение: композитные материалы, авиакосмическая техника

2. Рулонные материалы

   • Изготавливаются в виде полотен шириной до 1,5 м

   • Плотность 1,0-1,8 г/см³

   • Отличная термостойкость (до 3000°C в инертной среде)

   • Использование: термозащитные экраны, огнеупорные изделия

3. Волокнистые маты

   • Хаотичная структура волокон

   • Пористость до 95%

   • Низкая теплопроводность (0,03-0,07 Вт/м·К)

   • Применение: теплоизоляция промышленного оборудования

4. Углеродные войлоки

   • Объемная плотность 0,1-0,5 г/см³

   • Гибкость и упругость

   • Химическая инертность

   • Используются в качестве фильтрующих элементов

Классификация по модулю упругости

• Стандартные волокна (модуль 200-300 ГПа)

• Высокомодульные (300-500 ГПа)

• Сверхвысокомодульные (свыше 500 ГПа)

Специальные виды

1. Активированные волокна

   • Увеличенная удельная поверхность (до 2500 м²/г)

   • Применяются в системах очистки газов

2. Графитированные волокна

   • Дополнительная термическая обработка при 2500-3000°C

   • Повышенная электропроводность

3. Гибридные композиции

   • Комбинация с керамическими или металлическими добавками

   • Улучшенные механические характеристики

Углеродные волокна из ТРГ отличаются исключительной термостойкостью, химической инертностью и механической прочностью. Их производство требует точного контроля технологических параметров, включая температуру графитации, скорость вытяжки и условия охлаждения. Благодаря уникальным свойствам, эти материалы находят применение в авиакосмической отрасли, энергетике, химической промышленности и других высокотехнологичных сферах.