EN
Мэдлэг Нүүрстөрөгчийн шилэн даавуу Бүтгэл
Эх сурвалж: Полимерээс Карбон рүү
Нүүрстөрөгчийн ширмэн даавуу нь ихэвчлэн полиакрилонитрил эсвэл товчхондоо PAN, мөн пих болон болзошгүй бусад эх материалуудаас эхэлдэг. Энэ үйл явцад ямар материал ашиглагдаж байгаа нь эцсийн бүтээгдэхүүний чанарыг шийдэх гол хүчин зүйл юм. Өнөөдөр зах зэл дээр байгаа нүүрстөрөгчийн ширмэн ихэнхдээ PAN-аас шууд гаралтай бөгөөд үйлдвэрлэлийн 90%-ийг эзэлдэг. Үлдсэн 10% нь пих болон хуучин хэлбэрийн рэйон ашигладаг. Үйлдвэрлэгчид эхний материалуудыг сонгохдоо тэдгээрийн чанар нь даавуугийн бат бөх байдал, хатуу чанар, дулааны эсэргүүцэх чадвар зэрэг шинж чанаруудад маш их нөлөөлдөг. Энэхүү үндсэн бүтцийн сонголт нь олон төрөл бүтээгдэхүүний үр дүнд маш их нөлөө үзүүлдэг.
Полимерийг нүүрстөрөг болгож хувиргах нь бүх алхмыг зөв тохируулахад оршино. Жишээ нь, нүүрстөрөг болгочих процессыг авч үзье. ПАН (полиакрилонитрил)-аас нүүрстөрөг утас үйлдвэрлэхдээ үйлдвэрлэгчид материалыг хүчилтөрөгтэй орчинд халааж өндөр температурт халаадаг. Энэ процессын үед нүүрстөрөг биш бүх зүйл шатах бөгөөд бидний хүссэн утасны чанарыг хадгалж өгдөг. Энэ хатуу эмчилгээний дараа дахин нэг удаа боловсруулалт хийгдэж, утсыг эмчилж, хэмжээнд нь оруулдаг тул тэдгээрийг эсвэл даавуу болгон хөлдөөх үед илүү сайн наалддаг болгодог. Мөн сонирхолтой нэг зүйл бол эхний материал нь чанар муутай байвал дараагийн бүх процесс унаж бүтдэг. Ийм учраас энгийн бус үйлдвэрлэгчид үйл ажиллагааныхаа бүх явцад чанартай эхний материалыг ашиглахыг шаарддаг. Оролтын чанар сайн байх тусам гаралт нь хүчтэй, итгэлтэй байна нүүрстөрөгчийн шилэн даавуу үндсэндээ.
Үүнд Угасалтай Фибр Бүр Бүтэц
Нүүрстөрөгчийн ширмийн бүтэц нь түүний механик шинж чанарыг тодорхойлох бөгөөд хаана ашиглагдахыг нь тодорхойлдог. Бид тав тухайн гурван үндсэн төрлийг харж байна: нэг чиглэлийн, ээдэм, цуглуурын бүтэц бүхий ширмүүд бөгөөд тус бүр өөрийн онцлог шинж чанараараа тодорхой зориулалтаар хэрэглэгддэг. Нэг чиглэлийн нүүрстөрөгчийн ширмэнд бүх чиглэлд маш бат бөх ширмүүд нэг чиглэлд тэгш эрэмбэлэгдсэн байдаг. Энэ нь тухайн чиглэлд маш их бат бөх чанарыг олгож чаддаг боловч хэрэв олон чиглэлд бат бөх чанар шаардлагатай бол хэд хэдэн чиглэлийн давхаргуудыг давхарлан хэрэглэх хэрэгтэй болдог. Ээдэм төрлийн ширмүүд нь энгийн ээдэм, твил ээдэм эсвэл сатин ээдэм зэрэг загваруудыг давхарлан нэгтгэн олон чиглэлд бат бөх чанарыг нэгэн зэрэг хангаж өгдөг. Энэ төрлийн материалыг нисэх онгоцны гадаад талаас эсвэл спортын машинуудын хөрөнгө дээр ашиглахад маш сайн харагддаг бөгөөд бат бөх чанараараа ч гайхалтай байдаг.
Хэрхэн эсвэл даавууны бүтэц нь хүчтэй, уян хатан байхыг судлаачид олон жил ажигласнаар тодорхойлжээ. Жишээлбэл, ээдэж үсэлсэн даавуунууд нь чиглэл бүртээ ширхэгүүдтэй байдаг тул хүч чадал, уян хатан чанарын хувьд тэнцвэртэй байдаг. Энэ нь онгоцны хэсгүүд эсвэл автомашины деталейд шаардагдах нарийн дүрсүүдэд маш сайн тохирдог. Нөгөө талаас, онгоцны зарим хэсгүүд шиг нэг чиглэлд дээд зэргийн хүчийг шаардвал нэг чиглэлийн бүтэц нь хамгийн сайн ажилладаг. Зөв төрлийн нүүрстөрөгчийн ширхэглэг даавууг сонгох нь зөвхөн цаасан дээрх шиг харагдах зүйлсийг сонгох асуудал биш юм. Өөр өөр салбаруудад өөр өөр ажиллагааны шинж чанар шаардагддаг тул энэ сонголтыг зөв хийх нь үйлдвэрлэлийн зардал, олон салбарын эцсийн бүтээгдэхүүний чанар зэрэг маш олон зүйлд чухал нөлөө үзүүлдэг.
Карбон фибрүүдийн үйлдвэрлэлийн баромж
Эх сурвалжийн материалууд болон оксидаци
Нүүрстөрөгчийн ширээсийг үйлдвэрлэх нь ихэвчлэн оксиджих үед эдгээр ширээсийг тогтвортой байлгахын тулд зөв эхний материалуудыг бэлтгэхээс эхэлдэг. Ихэвчлэн үйлдвэрлэгчид эхний материал болгон PAN (полиакрилонитрил) эсвэл пихтийг ашигладаг. Эдгээр материалыг нүүрстөрөгчийн ширээс болгохын өмнө ихэд бэлтгэх шаардлагатай байдаг. Бүхэлд нь энэ процессыг оксидаци гэж нэрлэдэг бөгөөд тодорхой химийн бодисууд нөхцөл бүрдүүлэх дараагийн алхамуудад бүх зүйлийг тогтвортой байлгахад тусалдаг. Энд болох явдал нилээн шууд байдаг – нүүрстөрөгч биш атомууд зүгээр л зайлуулагдаж, энэхүү бат нүүрстөрөгчийн бүтцийг үлдээдэг. Материалыг озон хийд өртөгдүүлэх, эсвэл цагийг нь хянаж байгаад энгийн агаарт л байлгах зэрэг аргуудыг ихэвчлэн ашигладаг бөгөөд энэ нь эцсийн бүтээгдэхүүн нь хялбархан задрахгүй сайн ажиллах боломжийг олгодог.
Карбонд хувиргах болон графитд хувиргах
Тогтворжсны дараа эдлэлийг нүүрстөрөгчжүүлэхэд ашигладаг бөгөөд үүний үед эдлэлийг бодит нүүрстөрөгч болгохын тулд маш өндөр температурт халааж бэлддэг. Энэ нь ойролцоогоор 1000 Целсийн градусаас эхлээд 3000 Целсийн градус хүртэлх температурт явагддаг. Энэхүү маш их температурт ихэнх нүүрстөрөгч бусад материал шатаж устаж, цэвэр нүүрстөрөгч эдлэл үлддэг. Зарим эдлэлийг графитжүүлэх гэсэн нэмэлт үе шатанд оруулж болох бөгөөд энэ үед температурыг 3000 градусаас ч дээш халаана. Энэ нэмэлт халаалт нь материалын бүтцийн өөрчлөлтийг хангаж бэхжүүлдэг. Энэ бүх процессын үр дүн нь үе шат бүрт нөхцөлийг хяналтан дор байлгах чадвараас ихээхэн хамаардаг. Хэрэв үйлдвэрлэгчид эдгээр температур мэдрэг үе шатуудын алийг нь ч буруу гүйцэтгэвэл гарсан бүтээгдэхүүн болох нүүрстөрөгч эдлэлийн чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.
Карбон волокны түүнийг босоогоор хийх арга
Нүүрстөрөгчийн ширмийн даавуу нь хэд хэдэн янзын оосорлолтой бөгөөд тус бүр нь тодорхой зориулалт, материал шинж чанараар нь зохион байгуулагддаг. Үндсэн төрлүүд нь энгийн, твиил, сатин оосорлолт юм. Эдгээр нь хугалац, эсэргүүцэл, ерөнхий хүчийг тодорхойлоход өөрийн гэсэн онцлог ашигтай талыг авч ирдэг. Энгийн оосорлолт нь механик шинж чанарыг ерөнхийд нь тэнцүү хуваарилдаг. Твиил оосорлолт нь даавууг илүү хатан гөвгөр болгоно. Үүний улмаас эргэлт муруй, нарийн загварыг үйлдвэрлэхэд энэ төрлийг сонгодог. Сатин оосорлолт нь гадаргууг маш гладкийн байдлаар хийх боломжийг олгодог, материал хялбархан нугалагдах чадвараараа тодорхойлогдоно. Иймд энэ нь харагдах байдал чухал байдаг тохиолдолд сайн ажилладаг. Салбарын судалгаа нь оосорлолтын зөв төрлийг сонгох нь үйлдвэрлэлийн зардал, бүтээгдэхүүний ажиллагаанд ихээхэн нөлөөлдөгийг харуулж байна. Тиймээс компанийн оосорлолтын ямар төрөл өөрт нь тохирохыг тодорхойлохдоо ихээхэн цаг зарцуулдаг.
Гаригтай, Ороолтой Карбон Фибер Төмсний Стил
Нэг чиглэлийн болон эсвэл эвтэй нүүрстөрөгчийн ширхэгтэй хавтангийн гол ялгаа нь тэдгээрийг хэрхэн бүтээсэн болон юуг тэсвэлдэг вэ гэдэгт оршдог. Нэг чиглэлийн хавтангуудад бүх нүүрстөрөгчийн ширхэгүүд нэг чиглэлд шулуун байрлаж байдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг тухайн чиглэлд маш их хүч чадал, хатуу чанарыг өгдөг. Энэ нь онгоцны хэсгүүд шиг зөвхөн нэг өнцгөөс ирэх хүчээр тэсвэх чадвартай байх шаардлагатай зүйлсэд маш тохиромжтой байдаг. Нөгөө талаар, эвтэй нүүрстөрөгчийн ширхэг нь ижил ширхэгүүдийг авч тэдгээрийг өнцгүүдээр нь, ихэвчлэн 0/90 градусын болон заримдаа 45 градусын хөндлөн зүүгээр нь босоо чиглэлд холино. Энэ нь стрессийг олон чиглэлээс нь тэсвэх чадвартай материал үүсгэдэг. Автомашины салбарт энэ төрлийн нүүрстөрөгчийн ширхэгийг машиний биеийг урд араас болон хажуугаас нь хүчтэй байлгах шаардлагатай үед ашигладаг. Завины барилгын салбарт мөн эвтэй нүүрстөрөгчийн ширхэгийг ихээр ашигладаг бөгөөд тэдгээрийн завь нь усан дээр олон янзын өнцгөөс долгионд тулгардаг.
Эдгээр өөр өөр төрлийн материалууд нь механик шинж чанараараа ч ялгаатай байдаг. Зөвхөн нэг чиглэлд чиглэсэн давирхай материалыг авч үзвэл эдгээр нь ширхэгийн чиглэлд хүчтэй таталт ба нугалах эсэргүүцэл үзүүлдэг. Энэ нь тодорхой нэг чиглэлд хамгийн их бат бөхийг шаарддаг нөхцөл байдалд маш тохиромжтой байдаг. Гэсэн хэдий ч хэрэв хүч нь хажуугаас эсвэл диагональ чиглэлээс нь ирвэл эдгээр материалууд нь амархан сулрах нь их явдал юм. Харин ээдэм давирхайн хувьд өөр түүх ярьдаг. Тэдгээрийн нэг чиглэлд төдийлөн их хүч байхгүй ч, тэдгээрийн шулуун замын хүчийг алдалтаа олон чиглэлд тэнцвэртэй ажиллагаагаар нөхөж өгдөг. Ийм олон талт чанар нь тэдгээрийг янз бүрийн стресстэй нөхцөлд илүү сайн тэсвэрлэх чадвартай болгодог. Ихэнх туршлагатай инженерүүд тодорхой шугамын дагуу маш их хүчийг шаарддаг бүтцийг боловсруулах үед зөвхөн нэг чиглэлд чиглэсэн материалыг сонгодог бол харин олон чиглэлээс нь таамагдашгүй ачаалал ирэх үед ээдэм төрлийн материалыг илүүд үздэг.
Карбон досны холбогчоор бүрдсэн хybrid纺织
Нүүрстөрөгчийн ширхэгтэй наалддаг холимог даавуу нь шинэ технологийн үйлдвэрлэлд бүр чухал үүрэг гүйцэтгэх болсон. Эдгээр материал нь нүүрстөрөгчийн ширхэгийг бусад бодисуудтай хослуулан хэрэглэдэг тул нийтлэг ажиллах чадварыг сайжруулдаг. Сүүлийн үеийн наалддаг технологи нүүрстөрөгчийн ширхэг ба өөр өөр суурь материалуудын хооронд илүү сайн наалдах боломжийг олгодог. Энэ нь эцсийн бүтээгдэхүүн их хэмжээний даралтыг тэсэн зөөж, жингээ илүү жигд тархуулах чадвартай болохыг илэрхийлнэ. Нүүрстөрөгчийн ширхэг наалддаг нь үйлдвэрлэлийн зардал, үр ашгийг хэрхэн бууруулдаг вэ гэдэгт түүний үнэ цэнэ нөөцөлдөг. Энэ нь үйлдвэрлэлийн явцад нарийн даавуугийн бүтцийг бий болгоход нүүрстөрөгчийн ширхэг ашиглах боломжийг илүү хялбар болгодог. Энэхүү шугамын дагуу үйлдвэрлэснээр инженерүүд маш их бат бөх чанар хадгалж, хамгийн бага жинтэй нийлмэл даавуу бүтээх боломжтой болдог. Ийм чанарууд нь агаарын тээвэрт жингийн хэмнэлт нь шууд шатахууны хэмнэлтэд хүргэдэг тул онцгой хэрэглээний төхөөрөмжүүдэд түүнийг илүү тохиромжтой болгодог.
Агаарын болон автомашины үйлдвэрлэгчид гибрид даавууг эхлэн хэрэглэж байгаа нь өөрсдийн үр дүнгээсээ илүү үр дүнтэй байдаг. Нисдэг онгоц, огторгуйн хөлөг онгоцонд эдгээр нийлмэл материалын онцлог нь маш их хүчтэй бөгөөд хэтэрхий жин багатай байдаг. Мөн хатуу орчинд тэсвэртэй бөгөөд цаг хугацааны дараа задрахгүй. Машин үйлдвэрлэгчид эдгээр материалыг тэсвэртэй хугалах, мөн стандарт сонголтоос илүү хүчтэй тэсвэртэй гэж үздэг. Энэ нь тээврийн хэрэгслийг илүү аюулгүй байдлаар зохион бүтээхэд чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ нь түлшний хэмнэлтийн нарийн шаардлагад нийцдэг. Гибрид даавуугийн технологийг олон салбарт ашиглан туршиж байгаа тул одоо онгоцны хэсгээс эхлээд уралдааны машин хүртэлх бүх зүйл дээр бодит дэвшлийг харж байна. Эдгээр материалын олон тал нь инженерүүдийг хэдэн жилийн өмнө боломжгүй гэж үздэг байсан асуудлыг шийдэх боломжийг олгодог.
Карбон шидэний нэгжийн чухал үзүүлэлт
Жингийн харьцаанд их хүчирхэг
Хүч чадлын хувьд жингээс давах талаараа карбон ширээ нь хуучин цагийн материалын хөнгөн цагаан, гангаас ялгаатай онцлогтой. Карбон ширээний онцгой байдал нь юу вэ? Энэ нь гангаас ойролцоогоор тав дахин бат бөх боловч хэдийгээр хөнгөн байдаг бөгөөд энэ нь эдлэлийг бат бөх бөгөөд хөнгөн байлгахыг хүсдэг үйлдвэрлэгчдэд таалагддаг. Карбон ширээнийг лабораторид дахин дахин шалгаж үзсэнээр энэ нь жингээ огцом нэмэхгүйгээр даралтанд тэсвэрлэх чадвартай байдаг. Жин бүр нь чухал байдаг салбарт энэ материал нь ихээхэн өөрчлөлт оруулж байна. Жишээлбэл, онгоц. Карбон ширээний хэсгүүдэд шилжсэн агаарын тээвэрлэгчид нь ерөнхий жингээ бууруулдаг бөгөөд энэ нь түлш бага зарцуулах, шатахууныг нь дөлгөөнд нь дуусгахын тулд илүү хол зайд нисэх боломжийг олгодог. Газар дээр, машин үйлдвэрлэгчид ижил ашигтай үр дүнг харж байна. Карбон ширээний хэсгүүдээр барьсан машинууд нь ихэвчлэн анхны жингээ 50%-иар багасгаж, илүү сайн түлшийн зарцуулалтыг 35%-иар сайжруулж, баганыг хадгалж чаддэг. Energy.gov нь эдгээр тоонуудыг баталгаажуулж байна. Хэрэглээний аргаас хамааран үр дүн нь өөрчлөгдөж болно.
Уур амьсгал болон электрийн өнгөрөх чадвар
Нүүрстөрөгчийн ширмийн онцлог нь хэвийн дулааныг тусгаарлагч материалтай харьцуулахад дулааныг хэр сайн дамжуулдаг вэ гэдэг юм. Ихэнх дулааныг тусгаарлагчид дулаан шилжүүлэхийг хориглох замаар ажилладаг бол нүүрстөрөгчийн ширми нь дулааныг үнэхээр үр ашигтайгаар шилжүүлдэг. Энэ нь маш их халуун байдалд температурыг удирдахад сайн байдаг. Материал нь урт хугацаагаар их халуунд өртсөн ч задрахгүй байдаг тул аэро-космос ба инженерийн салбарт температурын хяналт чухал байдаг тул үйлдвэрлэгчид энэ материалыг ихэд тулгуурладаг. Цахилгаан дамжуулах чанар нь мөн сонирхолтой шинж чанар юм. Энэ нь зөвхөн онолын асуудал биш юм. Цахилгаан компанийнууд цахилгаан гүйдлийг алдагдалгүй дамжуулах шаардлагатай хэсгүүдийг бий болгохдоо аль хэдийн нүүрстөрөгчийн ширмийг ашиглаж байна. Зарим жишээнүүд нь хэлтэн самбар, холбогчид нүүрстөрөгчийн ширмийг нэмж оруулах нь энергийн алдагдлыг бууруулах замаар дохионы нарийвчлалыг сайжруулдагийг харуулж байна.
Химийн уур амьсгал ба үргэлжлөх чадвар
Нүүрстөрөгчийн ширмийн даавуу нь аж ахуйн химийн бодис, уусгагчтай тэсвэлдэг тул хэтэрхий урт насанд амьдардаг. Материал нь эдгээр химийн бодистой тэсвэлдэг бол дахин их хэмжээгээр хэмнэлт хийдэг бөгөөд тухайн материалтай харьцуулахад бусдыг нь идээд байдаг төлөвт ордог. Барилгын талбай, уурхайнууд энэ чанарыг маш их ашигладаг нь тэдгээрийн тоног төхөөрөмжүүд өдөр бүр хүнд нөхцөлд ордогтай холбоотой юм. Судалгаагаар нүүрстөрөгчийн ширээ нь маш их коррозийн нөхцөлд орж чадалтай байсан ч хэлбэр, хүчийгээ хадгалж байдаг. Энэ химийн тэсвэрт байдлыг хүчтэй байдал, дулааныг даах чадвартай хослуулбал олон салбарт нүүрстөрөгчийн ширмийн даавууг ашигладаг нь тодорхой болно. Учир нь материалуудыг жилээр тэсвэртэй байх шаардлагатай төслүүдэд хэрэглэдэг.
