Kompozit materiallar ikki yoki undan ortiq boshqa materiallarni birlashtirib tayyorlanadi, shuning uchun ular bir-birini to'ldirishi va yaxshilashi mumkin, ammo yakuniy mahsulotda o'ziga xos xususiyatlarini saqlab qoladi.
Uglerod tolasini qo'llashning asosiy shakli qatron materiallari uchun mustahkamlovchi hisoblanadi va natijada olingan uglerod tolasi bilan mustahkamlangan qatron (CFRP) mukammal keng qamrovli xususiyatlarga ega. Uning mukammal ishlashi tufayli kompozit materiallar turli sohalarda keng qo'llanilgan. U raketalar, kosmik platformalar va raketalar, samolyotlar, ilg'or kemalar, temir yo'l tranzit transport vositalari, elektr transport vositalari, yuk mashinalari, shamol turbinasi pichoqlari, yonilg'i xujayralari, elektr kabellari, bosimli idishlar, uranni boyitish ultra yuqori kabi turli sohalarda amaliy va potentsial ilovalarga ega. tez santrifugalar, maxsus naychalar, jamoat infratuzilmasi, tibbiy va sanoat uskunalari, sport va dam olish mahsulotlari va zamonaviy kundalik ehtiyojlar.
CFRP yirik ilg'or samolyotlarda asosiy yuk ko'taruvchi strukturaviy material sifatida keng qo'llaniladi. Yaqinda ishlab chiqilgan yangi havo kemalarida CFRP ham konstruktiv material sifatida ishlatilgan.
Boeing tomonidan ishlab chiqilgan har bir yangi avlod samolyotlarida kompozit materiallar ulushi ortib bormoqda, Boeing 787 Dreamlinerdagi kompozit materiallarning eng yuqori ulushi 50% dan oshadi. Boeing 787 Dreamlinerning asosiy konstruktiv komponentlari ko‘proq uglerod tolali “sendvich” kompozit materiallardan va ilg‘or uglerod tolali laminatlardan tayyorlangan bo‘lib, eskirgan shisha tolali kompozit materiallarni yo‘q qiladi.
Boshqa tomondan, aramid tolalari etakchi va orqa qanot qismlarini, shuningdek, juda qattiq va engil bo'shliqlarni, yonilg'i baklarini va pollarni qurishda keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, oddiy matritsali materiallarga o'rnatilgan yuqori quvvatli qattiq tolalardan tashkil topgan ilg'or kompozit materiallar aviatsiya sanoatida keng qo'llaniladi.
1. CFRP samolyotlar uchun konstruktiv material sifatida
CFRP yirik ilg'or samolyotlarda asosiy yuk ko'taruvchi strukturaviy material sifatida keng qo'llaniladi. Yaqinda ishlab chiqilgan yangi havo kemalarida CFRP ham konstruktiv material sifatida ishlatilgan.
Boeing tomonidan ishlab chiqilgan har bir yangi avlod samolyotlarida kompozit materiallar ulushi ortib bormoqda, Boeing 787 Dreamlinerdagi kompozit materiallarning eng yuqori ulushi 50% dan oshadi. Boeing 787 Dreamlinerning asosiy konstruktiv komponentlari ko‘proq uglerod tolali “sendvich” kompozit materiallardan va ilg‘or uglerod tolali laminatlardan tayyorlangan bo‘lib, eskirgan shisha tolali kompozit materiallarni yo‘q qiladi.
2016-yil 17-avgust kuni Buyuk Britaniya tomonidan ishlab chiqilgan yirik dirijabl o‘zining ilk sayohatini yakunladi. Ushbu dirijabl razvedka, kuzatuv, aloqa, yuk tashish va qutqaruv ta'minoti, shuningdek, yo'lovchi tashish uchun mo'ljallangan havo kosmik kemasidan engilroqdir. Dirijabl teri sifatida poliester matodan foydalanadi, u bosimli geliy gazi bilan to'ldiriladi; Havo kemasining shakli va konstruktiv materiali CFRP dan tayyorlangan bo'lib, u o'z vaznini maksimal darajada kamaytiradi. Uchuvchisiz sharoitda dirijabl bir vaqtning o'zida 5 kungacha havoda suzishi mumkin.
2. CFRP ilg'or kema korpusining tuzilishi sifatida
CFRP kemalarning tuzilishi, energiya sarfi va manevr qobiliyatini yaxshilashga sezilarli ta'sir ko'rsatadi.
Shvetsiya kema qurish texnologiyasida an'anaviy afzalliklarga ega bo'lib, sendvich kompozit materiallar texnologiyasi dunyoda birinchi o'rinda turadi. U ilgari harbiy kemalarni ishlab chiqish uchun CFRP texnologiyasini qabul qilgan. Shvetsiya Harbiy-dengiz kuchlari fregati 2000-yil iyun oyida ishga tushirilgan dunyodagi birinchi dengiz kemasi bo‘lib, o‘z korpusida CFRP ishlatgan. Kapitan - 73,0 m, kengligi - 10,4 m, tortishish - 2,4 m, siljish - 600 t; Korpus yuqori quvvat, yuqori qattiqlik, past massa, zarba qarshiligi, past radar va magnit maydon signallari va elektromagnit to'lqinlarning yutilishi kabi ajoyib xususiyatlarga ega bo'lgan CFRP sendvich strukturasini qabul qiladi.
CFRP ning kema korpusi tuzilishida qo'llanilishi
Xarajatlarga ko'ra, kemalarda CFRP dan keng foydalanish hali ham biroz vaqt talab qilsa-da, u aslida fuqarolik yangi kontseptual qayiqlar va harbiy kemalar uchun asosiy komponentlarni ishlab chiqarish uchun ishlatilgan. 2010-yilda Germaniyaning Kockums kompaniyasi deyarli butunlay CFRPdan yasalgan yangi kontseptsiyali quyosh tadqiqot kemasini ishlab chiqardi. Kemaning uzunligi 31,0 m va kengligi 15,0 m bo‘lib, quyosh energiyasidan quvvat oladi. 2010-yil 27-sentabrda shved tadqiqotchilari kemada suzib ketishdi va global qidiruv sayohatini boshladilar.
Yangi kontseptsiyali qayiqlarda CFRP qo'llanilishi
CFRP shuningdek, kema harakatlantiruvchi pichoqlar, o'rnatilgan ustunlar va ilg'or sirt kema ustki tuzilmalarini ishlab chiqarishda ham qo'llanilgan.
Kam shovqin va jim ish harbiy kemalar sohasidagi asosiy texnologiyalar bo'lib, kema (ayniqsa suv osti kemalari) ishlashining asosiy ko'rsatkichlari hisoblanadi. Chunki pervanel yuqori tezlikda ishlaganda pervanel qanotlarida intervalgacha havo pufakchalari hosil bo'lib, pichoqning eroziyasiga olib keladi va kuchli tebranish va shovqin bilan birga keladi. CFRP pichoqlari nafaqat engilroq va ingichka, balki kavitatsiya ish faoliyatini yaxshilaydi, tebranish va suv osti xususiyatlarini kamaytiradi va yoqilg'i sarfini kamaytiradi.
3. Avtomobilsozlik sohasida
Kompozit materiallar uchun eng katta terminal dastur bozori sifatida avtomobil sanoati kompozit materiallar bilan tanish emas. Kashshof avtomobil dizayni bilan bir qatorda, kompozit materiallar ham transport vositalarini engilroq va tejamkorroq qilishga yordam beradi. Avtomobillar ishonchli va sinxronlashtirilgan mexanizmlarni talab qiladi, ularning tarkibiy qismlari ishqalanish, korroziya va harorat o'zgarishiga bardosh bera oladi.
Dizayn yoki ishlab chiqarishdagi noaniqliklar ishlashga ta'sir qiladi va ishlab chiqaruvchilar uchun biznes yo'qotishlariga olib kelishi mumkin. Metall po'lat bilan solishtirganda, kompozit materiallarning ishlashi avtomobil sanoati ehtiyojlarini qondirishi va undan oshishi mumkin.
Ushbu noyob xususiyatlar quyidagilarni o'z ichiga oladi:
Past termal kengayish koeffitsienti
Shakl va ishonchlilikni saqlashga qodir bo'lgan mukammal o'lchamli barqarorlik
Nam va quruq sharoitda korroziyaga chidamlilik
Yuqori zarba kuchi, takroriy foydalanishga bardosh bera oladi
Avtomobilning umumiy og'irligini kamaytirish uchun nisbatan engil
Yaxshiroq ovoz yalıtımı effekti va ishlashi
Bo'yoqning maqbulligi, shu jumladan A sinfidagi sirt talablariga javob berish qobiliyati, bo'yoq va pishirish jarayonlari
Ishlab chiqarish oson, nisbatan arzon narx
Hozirgi kunga qadar kompozit materiallar avtomobil konstruksiyalarining bir qator qismlarida keng qo'llanilgan: old faraning fara korpusidan dvigatel kapoti ostidagi elektr va issiqlik izolyatsiyasi qismlariga, shuningdek, tashqi qismlar, ichki tuzilmalar va dekorativ qismlar. avtomobil tanasining. Avtomobil komponentlarida kompozit materiallarning keng tarqalgan qo'llanilishi quyidagilar:
Deflektorlar va spoylerlar
Qabul qilish manifoldu
Batareya korpusi va qopqog'i
Bamper va tampon ko'ndalang nurlari
Silindr boshi (masalan, valf, qo'zg'atuvchi qo'l, kamera) qopqog'i
Deraza/lyukka rom
Old panjarani ochish plitasi
Old farning korpusi
Izolyatsiya plitasi (dvigatel, transmissiya kabi)
Ustunlar va qoplamalar
Avtomobil va mototsikl aksessuarlari
4. Qurilish maydoni
Qurilish sanoati kompozit materiallarni tushunish va ulardan foydalanishda sezilarli o'sishni boshdan kechirmoqda. Kompozit materiallar arxitektorlar va dizaynerlarga yirik loyihalarda yuqori samaradorlik va qiymat beradi va ulardan tijorat va turar-joy binolarida foydalanish ortib bormoqda.
Arxitektura sohasida uglerod tolasining yuqori quvvatli xususiyatlari ijobiy rol o'ynaydi. Uglerod tolasi juda yuqori quvvatga ega, yumshoq va oson yotqiziladi va binolarni ta'mirlash va mustahkamlash uchun ishlatilishi mumkin, bu ularni butunlay yangi binolarga o'xshatadi. Karbon tolali laminatlar taxta plitalari va ustunlarning yuk ko'tarish qobiliyatini yaxshilash uchun keng qo'llaniladi. Bundan tashqari, uglerod tolasi zilzila zarariga bardosh bera oladi, shuning uchun u yangi binolarni konstruktiv mustahkamlash uchun va prefabrik po'lat panjaralar o'rnini bosuvchi sifatida ham ishlatilishi mumkin.
Binolarni mustahkamlash uchun CFRP
5. CFRP shamol turbinasi pichoqlari uchun mustahkamlovchi tuzilma sifatida
Shamol energiyasi eng tejamkor qayta tiklanadigan energiya manbai bo'lib, shamol energiyasi ishlab chiqarish so'nggi o'n yil ichida jadal rivojlanishga erishdi.
Shamol turbinalarining shamol energiyasini konversiyalash samaradorligini oshirish uchun birlik quvvatini oshirish va birlik kilovatt og'irligini kamaytirish asosiy omillardir. 1990-yillarning boshlarida shamol turbinalarining yagona quvvati atigi 500 kVt edi, ammo hozirda 10 MVt quvvatga ega bo'lgan dengiz shamol turbinalari tijoratlashtirildi. Shamol turbinasi pichoqlari shamol turbinalarida shamol energiyasini samarali qo'lga kiritish uchun asosiy komponentlar bo'lib, shamol turbinalarining yagona birlik quvvati oshishi bilan pichoqlar uzunligi o'sishda davom etmoqda. Yuqori aylanish nazariyasiga ko'ra, ko'proq energiya ishlab chiqarish quvvatiga erishish uchun shamol turbinalari kattaroq pichoqlar bilan jihozlangan bo'lishi kerak. Pichoq uzunligi masalasi tufayli sanoatda 10 MVt yoki undan yuqori quvvatga ega shamol turbinalarini ishlab chiqish kerakmi, degan bahs-munozaralar mavjud, biroq asosiy fikr shundaki, ularni ishlab chiqish kerak. Tegishli xodimlar, maydon va hajm o'rtasidagi munosabatlarning ilmiy qonuni oxir-oqibat pervanel diametrining uzluksiz o'sishini cheklaydi, deb hisoblashadi, ammo u hali o'z chegarasiga etib bormagan. 10 MVt quvvatga ega shamol turbinasini ishlab chiqarish texnik jihatdan mumkin; Operatsion samaradorlik nuqtai nazaridan har bir megavatt-soat uchun foydalanish xarajatlarini kamaytirish shamol turbinalari quvvatini oshirishni talab qiladi.
Pervanel diametrining oshishi pichoqlarning sifati va kuchlanish kuchiga engilroq va yuqori talablarni qo'yadi. CFRP katta pichoqlarni ishlab chiqarish uchun asosiy material bo'lib, u shisha tolali mustahkamlangan polimer (GFRP) kompozitlarining ishlash kamchiliklarini qoplaydi. Biroq, uzoq vaqt davomida, xarajat omillari tufayli, CFRP faqat pichoq ishlab chiqarishda nur qopqoqlari, pichoq ildizlari, pichoq uchlari va terilar kabi asosiy qismlarda ishlatilgan. So'nggi yillarda uglerod tolasi narxining barqarorlashishi va pasayishi, pichoq uzunligining yanada uzayishi bilan birga, CFRP ning qo'llanilish sohalari oshdi va foydalanish ham sezilarli darajada oshdi. 2014 yilda Xitoyda 6 MVt quvvatga ega eng uzun shamol turbinasi qanoti muvaffaqiyatli ishlab chiqildi, umumiy uzunligi 77,7 m va massasi 28 tonnani tashkil etdi. Asosiy nur 5t mahalliy ishlab chiqarilgan CFRP dan tayyorlangan. Agar GFRP dizayni qabul qilinsa, pichoqning massasi taxminan 36 tonnaga etadi.
6. Energiyani saqlash sohasi
Ko'p funktsiyali energiya saqlovchi kompozit materiallar (MESC) akkumulyator qatlamlarini strukturaga kiritish va ularni bir-biriga bog'lab turadigan perchinlar bilan mahkamlash orqali mexanik ish faoliyatini yaxshilaydi. Eksperimental sinovlar shuni ko'rsatdiki, MESC boshqa materiallar bilan taqqoslanadigan elektrokimyoviy xatti-harakatlarni namoyish qilishi mumkin. Yumshoq paketli batareyalar bilan taqqoslaganda, MESC 60% qadoqlash samaradorligida 15 baravar yuqori mexanik qattiqlikka erishadi.
Energiyani saqlash sohasidagi kompozit materiallarning boshqa vakolatli ilovalari quyidagilardan iborat:
Aerokosmik foydalanish uchun vodorod tanklari
Vodorod yonilg'i xujayrasi tizimi
Tabiiy kompozit material batareyasi
7. Dengiz maydoni
O'nlab yillar davomida FRP kompozit materiallari radar qopqoqlari va ommaviy tuzilmalar, super yaxtalar, ishchi qayiqlar va dam olish qayiqlari kabi dengiz ilovalarida muvaffaqiyatli qo'llanilgan. So'nggi paytlarda FRP rulmanlar, pervaneler, tijorat lyuklari, egzoz tizimlari va tom tuzilmalari kabi kamroq taniqli ilovalarda qo'llanilgan.
Dengiz ilovalarida shisha tolali kompozit materiallardan foydalanish GRPni qo'llashning birinchi muhim sohalaridan biridir. Bu bir nechta sohalarda katta kompozitsion konstruksiyalarni loyihalash va ishlab chiqarish qobiliyatini butunlay o'zgartiradi. Kemalar Buyuk Britaniyada turli jarayonlar, jumladan qo'lda yotqizilgan GRP, qatron infuzioni, termoplastik va poyga yaxtalari uchun yuqori samarali uglerod tolasi prepreglari orqali ishlab chiqariladi.
Kema ilovalarida GRP ning asosiy afzalliklari quyidagilardan iborat:
Atrof-muhitga qarshilik, shu jumladan chirishga, korroziyaga va boshqalarga qarshilik.
Choksiz va murakkab shaklli tuzilmalarni qayta ishlashga qodir
Yuk sharoitlariga moslashish uchun intensivlikni sozlash qobiliyati
Zo'r kuch va og'irlik xususiyatlari - GRP dengiz konstruktsiyalarining og'irligi odatda ekvivalent po'lat konstruktsiyalarning yarmini tashkil qiladi.
Kam texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash oson
Ajoyib chidamlilik
Eshkakli qayiqlar boshqa dengiz tuzilmalariga qaraganda kompozit materiallardan kengroq foydalanadi. Maxsus talablar tufayli ishlatiladigan materiallar odatiy dengiz qurilish materiallari emas. Minimal og'irlik va maksimal qattiqlik uning dizaynida maksimal tezlikda harakatlana olishi va dengiz muhitidagi to'lqinlar va boshqa omillar ta'siriga qarshi turishi uchun juda muhimdir.
Uglerod tolasi bilan mustahkamlangan epoksi qatronli kompozitlar odatda korpus, ramka, keel, ustun, ustun va suspenziya, uglerodli vintli tambur va yadro sifatida chuqurchalar yoki ko'pikli miller uchun ishlatiladi. Turli xalqaro navigatsiya sharoitlarida FRP dan foydalanish ish faoliyatini yaxshilashga va navigatsiya nuqsonlari va nosozliklar xavfini kamaytirishga yordam beradi.
8. Quvurlar tizimi maydoni
Kimyoviy korxonalarda kompozit materiallar quvurlari tizimlarini qo'llash 25 yildan oshdi. 1970-yillarda kompozit materiallardan sanoatda foydalanish keng tarqaldi. Hozirgi vaqtda kompozit materiallar quvurlari va saqlash tanklarini o'rnatish yer usti va er osti, tijorat, kommunal va turar-joy dasturlarida o'sib bormoqda. Yangi kimyo korxonalarining o‘zlashtirilishi va eski quvvatlarning kengaytirilishi natijasida arzon tabiiy gaz o‘z bozorini yanada kengaytirmoqda.
Kompozit materiallar quvurlarining odatiy qo'llanilishi va mahsulotlari quyidagilardan iborat:
Havoning ifloslanishini nazorat qilish
Akvakultura
Kimyoviy qayta ishlash
Dengiz suvini tuzsizlantirish
Neft va gaz
Suv va oqava suvlarni tozalash
Kanal
Quvurlar uchun armatura va astar
Quvurlar tizimi
Yoqilg'i bakining qoplamasi
Saqlash tanki
Jarayon konteyneri
Kir yuvish mashinasi
valf
9. Sport va dam olish maydoni
Uglerod tolasi har doim sport anjomlari sohasida ajoyib bo'lib, poygadan chang'i, golf, baliq ovlash va tennisga qadar keng qo'llanilishi bilan ajralib turadi. Uglerod tolasining mashhurligi va narxining pasayishi bilan u sport anjomlarida keng qo'llanila boshlandi.
Hozirgi vaqtda ko'plab raketkalar, chang'ilar, chanalar, xokkey tayoqlari, qarmoqlar, golf klublari, velosipedlar, sörf taxtalari, uçurtmalar, poyabzal va boshqa sport mahsulotlari uglerod tolasidan foydalanadi.
Sport jihozlarida CFRP
Hozirgi vaqtda 10 ta eng mashhur ochiq sport va dam olish tadbirlari orasida 7 ta mahsulot kompozit materiallardan foydalanadi. Shisha tolali va uglerod tolasi bilan mustahkamlangan kompozit materiallar qarmoqlar, tennis raketkalari, baydarkalar qanotlari/vallari, shamol serfing ustunlari va taxtalari, xokkey tayoqlari, uçurtmalar va velosiped tutqichlarida yog'och va metall o'rnini bosishda davom etmoqda.
