Примеры применения углеволокна в строительстве и быту

Сегодня углеволокно является одним из самых популярных и востребованных материалов в различных отраслях промышленности: в авиационной, автомобильной, строительной и даже спортивной. Он приобрел такую популярность благодаря своим преимуществам и уникальным свойствам. Мы привыкли ассоциировать материал со строительством, тяжелой промышленностью, но вокруг нас в быту тоже много вещей, сделанных из углеродного волокна. 

Что такое углеволокно 

Углеволокно (Carbon Fiber) — это материал, состоящий из тонких волокон, сделанных из углеродных атомов. Точнее из угольных нитей диаметром от 5 до 10 микрометров. Материал обладает высокой прочностью и жесткостью при низком весе, что делает его идеальным материалом для использования в авиации, автомобилестроении, спортивных товарах и других отраслях. Углеволокно также имеет высокую коррозионную стойкость и хорошую теплопроводность. Надеюсь, мы доступно ответили на вопрос «углеволокно: что это». 

Инновационный материал XIX-го века

Первое упоминание углеродного волокна относится к концу 1800-х годов и связана с Томасом Эдисоном, знаменитым американским изобретателем. Он использовал материал в качестве нити накаливания для первых лампочек. Углеродное волокно того времени отличалось от привычного нам, так как в качестве основы брали целлюлозное сырье, хлопок и бамбук. Несмотря на это, волокна, использованные Эдисоном, были жаропрочными, что было важно для материалов, использованных для экспериментов ученого. 

К концу 1950-х годов состав, способ производства и рынок углеродного волокна полностью изменились. Новые материалы с высоким пределом прочности были изобретены только в конце пятидесятых годов, и первым сырьем такого рода стало вискозное волокно. Впоследствии его заменили на более эффективные материалы, такие как полиакрилонитрил (ПАН) и смола.

В 1960-х годах, углеродное волокно широко использовалось в авиационной промышленности из-за своего низкого удельного веса и устойчивости к высоким температурам. Этот материал отлично выдерживал высокие температуры, которые возникали при возвращении воздушного судна в плотные слои атмосферы. В двадцать первом веке углеродное волокно нашло применение практически повсюду! Оно используется в аэрокосмической промышленности, спортивных товарах, серийных и премиальных автомобилях, а также в сфере ветровой энергии. Углеродное волокно используется даже в изготовлении обручальных колец.

Преимущества углеволокна

Этот материал применяют во многих сферах из-за его многочисленных преимуществ перед другим сырьем: 

— Прочность: Углеволокно имеет высокую прочность и жесткость, что делает его идеальным материалом для создания легких и прочных конструкций.

— Легкость: Углеволокно обладает низкой плотностью, что значительно уменьшает вес конструкций, что особенно важно при строительстве высотных зданий или мостов. Например, углеволокно использовалось при возведении Всемирного торгового центра 1 в Нью-Йорке. Его построили на месте комплекса, разрушенного в ходе теракта 111-го сентября. Высота здания со шпилем 541 метр, оно является седьмым по высоте в мире. 

— Коррозионная стойкость: Углеволокно не подвержено коррозии, что обеспечивает долговечность конструкций и уменьшает необходимость в регулярном обслуживании.

— Износостойкость: Материал устойчив к агрессивным внешним факторам, таким как воздействие ультрафиолетового излучения, температурные колебания, химические вещества и другие.

— Гибкость в проектировании: материал легко формируется в различные формы и конфигурации, что позволяет создавать инновационные и сложные конструкции при монтаже, а также адаптироваться к различным архитектурным заданиям.

— Экологическая устойчивость: Использование углеволоконного волокна в строительстве способствует снижению расхода природных ресурсов, а также уменьшению вредных выбросов в окружающую среду в сравнении с традиционными материалами, такими как сталь или бетон.

Все эти преимущества материала нашли широкое применение в строительстве. 

Использование углеродного волокна в строительстве. Армирование бетона 

В строительстве углеродное волокно используют для армирования бетона, создания легких и прочных конструкций, усиления фундаментов и мостов, а также для ремонта и восстановления старых зданий. Материал улучшает энергоэффективность здания, уменьшает общий вес конструкций, что снижает нагрузку на фундаменты и увеличивает их долговечность.

Армирование бетона углеволокном представляет собой процесс укрепления с добавлением углеволоконных материалов в бетонную смесь. Углеволокно обладает высокой прочностью и устойчивостью к разрыву, что делает его отличным материалом для армирования. Преимущества такого усиления — повышенная прочность и устойчивость к разрушению бетонных конструкций, уменьшение вероятности появления трещин и сколов на поверхности, а также увеличение срока службы покрытия. 

Панели для облицовки зданий

Создание углекомпозитных панелей для облицовки зданий — это инновационный и эффективный способ придать зданию современный и стильный внешний вид, обеспечивая при этом прочность, легкость и долговечность конструкции. Создание углекомпозитных панелей для облицовки зданий — это инновационный и эффективный способ придать зданию современный и стильный внешний вид, обеспечивая при этом прочность, легкость и долговечность конструкции. 

Использование углекомпозитных материалов позволяет экономить время и ресурсы на монтаже, обеспечивает высокую степень изоляции и защиты от внешних воздействий, а также предоставляет широкие возможности для дизайнерских решений и индивидуального подхода к каждому проекту, делая здания не только 

Повышение прочности несущих конструкций 

Для увеличения прочности несущих элементов зданий, изготовленных как на месте строительства, так и в заводских условиях, можно использовать углеволокно. На сегодняшний день фибра из углерода доступна в достаточных объемах, что позволяет уменьшить толщину стен, колонн и других элементов, подвергающихся вертикально-осевым нагрузкам. Это создает дополнительное пространство для структурной изоляции и утепления конструкций.

Особенно ценным этот материал станет для тех, кто предпочитает свайно-ростверковые фундаменты, где преимущества использования карбоновой пряжи очевидны. Например, столб, выдерживающий нагрузку на сжатие в 12-15 тонн с учетом всех рекомендуемых запасов прочности, имеет толщину около 80 мм. Внутри него всего две нити полимерной арматуры, а снаружи расположены пряди углеродного ровинга. Для армирования бетона требуется совсем немного — всего 0,05-0,12% от общей массы железобетонного изделия.

Применение углеволокна в быту

Возможности использования карбонового волокна в быту настолько широки, насколько позволяет ваше воображение, будь то стиль или практическое применение. Для тех, кто следит за модой его часто называют ‘новым черным’. Если вам нужна блестящая черная ванна из углеродного волокна или журнальный столик, то сегодня их легко можно найти. Изделия из углеволокна — это чехлы для телефонов, ручки и даже галстуки–бабочки — внешний вид углеродного волокна за пределами стройплощадки довольно разнообразен. 

Углеродная ткань применение в медицине

Углеродное волокно обладает рядом преимуществ перед другими материалами в области медицины, в том числе из-за того, что оно «радиопрозрачное» – прозрачно для рентгеновских лучей и на рентгеновских снимках выглядит черным. В настоящее время изучается возможность использования углеродного волокна для укрепления поврежденных крестообразных связок коленного сустава.

Вероятно, наиболее известным медицинским применением материала является протезирование, искусственные конечности. Южноафриканский спортсмен Оскар Писториус привлек внимание к конечностям из углеродного волокна, когда Международной ассоциации легкоатлетических федераций не удалось запретить ему участвовать в Олимпийских играх в Пекине. Говорили, что его спорная правая нога из углеродного волокна давала ему несправедливое преимущество, и по этому поводу до сих пор ведутся ожесточенные споры.

Спортивные товары

Применение углеволокна в спортивных товарах варьируется от придания жесткости кроссовкам до изготовления хоккейных клюшек, теннисных ракеток и клюшек для гольфа. Из него изготавливают ‘панцири’ (корпуса для гребли), и многие жизни были спасены на автодромах благодаря конструкций кузова, сделанного из этого материала. Он также используется в защитных шлемах скалолазов, наездников на лошадях и мотоциклистов — фактически в любом виде спорта, где есть риск получить травму головы. 

Применение в окружающей среде 

Углеродное волокно используют в качестве химического очистителя, он является мощным абсорбентом. Когда дело доходит до поглощения вредных или токсичных химических веществ, важна площадь поверхности. При заданном весе углерода тонкие нити имеют гораздо большую площадь поверхности, чем гранулы. Хотя мы видим, что гранулы активированного угля используются для домашних животных и для очистки воды, потенциал углеволокна для более широкого использования в окружающей среде очевиден.

Наша компания занимается усилением углеволокном различных конструкций в Москве и регионах России с использованием данного материала. У нас также можно приобрести углеродные ленты и сетки.