akụkọ

Eriri carbona na-akpọ ya aha ọma n'eziokwu. Boeing 787 dị ihe dị ka pasentị iri ise n'ịdị arọ. E ji ya rụọ ụdị monocoque Formula 1 kemgbe mmalite afọ 1980. Akụkụ aka ndị e ji aka rụọ, ihe owuwu satịlaịtị, agụba ikuku, na fremu ígwè dị elu - ihe a na-ahụ ebe ọ bụla ndị injinia chọrọ ibu ibu na-ebughị ibu ibu.

N'oge ụfọdụ, ihe ndekọ egwu ahụ ghọrọ echiche: naeriri carbonbụ naanị ihe owuwu kachasị mma dị, nke zuru oke. Ọ bụghị ya. Ọtụtụ ihe karịrị arụmọrụ ya n'ụzọ ụfọdụ a pụrụ ịtụ anya ya — na ịmara nke, na ihe kpatara ya, bara uru karịa iji eriri carbon dị ka ụlọ elu.

Nke a bụ ebe a na-emeri ya n'ezie, na ihe nke ahụ pụtara n'omume.

Ihe "Ike" pụtara n'ezie - na ihe kpatara o ji agbanwe ihe niile

Okwu ahụ na-arụ ọrụ dị ukwuu na injinia ihe, naeriri carbonịchịisi dabere nke ukwuu n'otú ị si akọwa ihe.

Uru dị n'ezie nke eriri carbon bụike kpọmkwem na isi ike kpọmkwem — oke arụmọrụ igwe na ibu. N'ihe gbasara ọtụtụ ọla ndị e ji arụ ọrụ, ọ na-emeri asọmpi ahụ nke ọma, ọ bụ ya mere ụgbọelu na ụgbọala ji were ya n'ụzọ siri ike dịka ha mere. Ígwè siri ike n'ụzọ zuru oke. Eriri carbon siri ike karịa kilogram, nke bụ ọnụọgụgụ dị mkpa mgbe gram ọ bụla na-eri mmanụ ọkụ ma ọ bụ oge ịgba ọsọ.

Mana arụmọrụ nhazi abụghị otu ọnụọgụgụ. Ọ dịkarịa ala ise:

● Ike nrụgide - iguzogide ịdọpụ iche

● Ike mkpakọ - iguzogide ngwepịa (adịghị ike nke eriri carbon)

● Modulu siri ike / na-agbanwe agbanwe - iguzogide mgbanwe mgbanwe n'okpuru ibu

● Ike - ike a na-amịkọrọ tupu mgbawa, ka a ghara iji ya mee ihe na ike.

● Ịkwụsi ike na okpomọkụ — ma ihe ndị ahụ hà na-ejide n'okpomọkụ dị elu

Eriri carbonỌ dị mma nke ukwuu na atọ mbụ dabere na nha ibu kwa ibu. Ọ dị njọ nke ukwuu n'ike ya - ọ na-agbawa n'enweghị ịdọ aka ná ntị kama ịgbawa agbawa - ọ na-amalitekwa ịda n'ala karịa ihe dị ka 400°C n'ikuku dabere na matrix ahụ. Oghere abụọ ahụ bụ ebe ihe niile dị na ndepụta a na-enweta oghere ya.

1. Graphene — Ka sie ike n'akwụkwọ, dị mgbagwoju anya n'omume

Graphene na-enweta oke nrụgide, ọnụọgụgụ ndị ahụ na-egosikwa na a na-elebara ya anya nke ọma. Mpempe akwụkwọ carbon nke otu atọm dị n'ime lattice hexagonal, ike nrụgide ya na-agba ihe dị ka okpukpu 200 karịa nke ígwè nhazi site na ibu. Modulu ya na-agbanwe agbanwe karịrị nke eriri carbon. Na nha abụọ ahụ, ọ dịghị ihe dị adị na-abịaru nso.

Gịnị mere na e jighị ya rụọ ụgbọelu?

Nsogbu dị na mmepụta ihe kpamkpam. Njirimara Graphene dị na ọkwa molekul, ha dabere na izu oke nhazi. Ozugbo ị nwara iwuli ihe n'ọkwa mmadụ - ihe ọ bụla ị nwere ike ijide n'ezie - ị na-ewebata ókèala ọka, ntụpọ, na enweghị nkwekọ nke na-ebelata ọnụọgụgụ echiche ndị ahụ ngwa ngwa. Mpempe akwụkwọ graphene na-enweghị ntụpọ nke karịrị sentimita ole na ole ka bụ nsogbu injinia a na-edozibeghị na ọkwa azụmaahịa na 2025, ma e wezụga panel nhazi.

Ebe graphene na-achọta ezigbo traction bụ ihe mgbakwunye. Itinye flakes graphene ma ọ bụ graphene oxide n'ime sistemụ resin carbon fiber na-eme ka ike shear interlaminar dịkwuo mma, ike okpomọkụ na-agbanwe agbanwe, na n'ụfọdụ usoro, arụmọrụ eletriki. Ihe a na-eme ka ọ dị mma.ihe mejupụtara eriri carbon ọ ka mma nke ukwuu. Ọ naghị edochi ha.

Mkpebi:Graphene siri ike nke ukwuu karịa eriri carbon na nanoscale. N'ọkwa injinia, ọ bụ ihe na-eme ka ihe dịkwuo mma - nke dị mkpa, mana ọ bụghị ihe nnọchi anya eriri nhazi n'onwe ya. Ma.

2. Nanotubes Carbon — Onye Na-asọmpi Echiche Kasị Nso

Ọ na-esiri ike ịrụ ụka na ọnụọgụgụ dị n'akwụkwọ. Carbon nanotubes nwere ike nrụgide na ike siri ike nke gafere eriri carbon modulus kachasị mma site na oke buru ibu nke na, ọ bụrụ na ị nwere ike iwulite akụkụ nhazi site na ha n'ọkwa, ụlọ ọrụ ụgbọelu na egwuregwu ụgbọala ga-adị iche.

"Ọ bụrụ" ahụ anọọla ebe ahụ ihe dị ka afọ iri atọ.

Isi nsogbu bụ ịghọta ihe dị na ya - ndị nchọpụta maara kpọmkwem ihe mere CNT ji arụ ọrụ dịka ha si arụ ọrụ, physics dịkwa ike. Nsogbu bụ na carbon nanotube bụ, dịka nkọwa si dị, ihe nha nanometer. Ime ka ọtụtụ ijeri ha kwekọọ n'otu ụzọ ahụ, jikọta ha nke ọma, ma mepụta eriri na-aga n'ihu na-enweghị ntụpọ ndị na-emebi ihe ndị ahụ bụ ihe ịma aka mmepụta nke guzogidere mgbalị siri ike ọ bụla na ngwọta nha ụlọ ọrụ mmepụta ihe. Eriri CNT dị na ntọala ụlọ nyocha. Ụfọdụ ebipụtala ọnụọgụgụ dị egwu na nnwale a na-achịkwa. Ọ dịghị nke na-eme nke ọma karịa eriri carbon modulus dị elu n'ofe ihe onwunwe zuru oke n'okpuru ọnọdụ ndị na-egosipụta ezigbo ngwa nhazi.

Ihe CNT na-eme nke ọma ugbu a bụ ịrụ ọrụ dị ka ihe mgbakwunye - ịgbasa ha site na matrix resin nke eriri carbon prepreg na-eme ka ike shear interlaminar ka mma, na-edozi otu n'ime ụdị ọdịda na-adịgide adịgide na ngwakọta eriri carbon. Nke ahụ bụ ezigbo onyinye bara uru maka azụmahịa. Ọ bụghị ihe mmadụ chere n'echiche mgbe nyocha CNT malitere ịmepụta isi akụkọ na 1990s.

Akụkụ ike eletriki bụ ngwa ọzọ dị ndụ: CNT nwere ike ime ka ihe owuwu ndị mejupụtara ya na-eduzi onwe ha na-enweghị ntaramahụhụ ibu nke meshes ọla edo agbakwunyere, nke dị mkpa maka nchebe ọkụ eletrik na ụgbọelu na nchekwa electromagnetic na ebe nchekwa eletrọniki.

Mkpebi:CNT abụghị ihe siri ike karịa eriri carbon nke ị nwere ike ịkọwapụta taa. Ha bụ ihe na-eme ka eriri carbon dịkwuo mma nke nwere ihe pụrụ iche nke na-enweghị ike igosipụta n'ọkwa injinia. Ma mgbanwe ahụ n'ime afọ iri na-abịa dabere na sayensị ihe karịa na mmepe usoro mmepụta.

3. Boron Nitride Nanotubes — Ebe Okpomọkụ Bụ Onye Iro

Ọ bụrụ na graphene na CNT bụ ndị iro nhazi nke eriri carbon na akwụkwọ, nanotubes boron nitride na-edozi adịghị ike dị iche kpamkpam: ihe na-eme mgbe ibu ahụ na-abịa na okpomọkụ ejikọtara.

BNNTs yiri CNTs — tubular, nanoscale — mana e ji atọm boron na nitrogen ndị ọzọ rụọ ha kama carbon. Ike nrụgide ha na ike ha yiri nke ahụ. Ihe dị mkpa bụ nkwụsi ike okpomọkụ: BNNTs na-anọgide na-adị ọcha n'ikuku ruo ihe dị ka 900°C. Nanotubes carbon na-eme ka ọ dị ọcha ma na-amalite imebi ihe dị ka 400°C. Ihe mejupụtara eriri carbon nkịtị, dabere na matrix resin, na-amalite ịla n'iyi n'etiti 120°C na 250°C n'okpuru ibu na-adịgide adịgide.

Maka ụgbọala ndị na-eme ka ha dị ka hypersonic, ihe mkpuchi okpomọkụ ndị na-abanye n'ime ya, na ihe ndị dị na injin jet nke ọgbọ na-abịa, oghere okpomọkụ ahụ abụghị ihe e dere n'ala ala peeji — ọ bụ nsogbu imewe dum. Ihe e ji eme ihe nke na-efunahụ ike ya na 200°C abụghị ihe a ga-eji mee ihe nke na-ahụ 800°C, n'agbanyeghị otú ọnụọgụ okpomọkụ ụlọ ya si dị mma. A na-emepụta BNNTs nke ọma maka ngwa ndị a kpọmkwem, mana ha ka bụ ihe e ji eme ihe tupu mmepụta.

Mkpebi:N'ihe ọ bụla e ji arụ ọrụ ebe ibu na okpomọkụ siri ike na-abịa ọnụ, BNNTs na-enye ikike nke eriri carbon - na ihe ndị mejupụtara ya kachasị elu - enweghị ike ịha nhata. Mmachi bụ nnweta, ọ bụghị arụmọrụ.

4. Eriri Silicon Carbide — Ngwọta Okpomọkụ Dị Elu Na-efegharị Ugbua

Ọ bụ ezie na BNNT ka na-etolite etolite, eriri silicon carbide na-aga n'ihu adịlarị na-arụ ọrụ na gburugburu ebe eriri carbon ga-ada ada kpamkpam.

Eriri SiC na-ejigide ihe owuwu ya n'okpomọkụ dị elu karịa 1,000°C, na-eme ka ha dị irè maka ngalaba ọkụ nke injin jet, ihe ndị mejupụtara turbine, na ihe mgbanwe okpomọkụ ikuku - ngwa ebe eriri carbon adịghị na mkparịta ụka ahụ. Ha na-edozikwa nsogbu ike nrụgide nke eriri carbon: otu n'ime oke mgbochi nke eriri carbon a na-atụleghị bụ na ike nrụgide ya dị n'okpuru ike nrụgide ya, nke bụ nsonaazụ nke otu eriri nke ọ bụla si azaghachi microbuckling n'okpuru nrụgide axial. Eriri SiC enweghị otu asymmetry ahụ ruo n'otu ọkwa.

Ihe mgbochi ndị dị irè bụ ọnụ ahịa na ike nhazi. Ngwakọta eriri SiC chọrọ sistemụ seramiiki matrix kama iji polymer matrices ejiri eriri carbon mee ihe, nke pụtara ngwaọrụ dị iche iche, okpomọkụ nhazi dị iche iche, na ọnụ ahịa dị elu kwa akụkụ. Ha na-etinye oghere ngwa dị warara maka ihe ndị ahụ.

Mkpebi:Maka iguzosi ike n'ezi ihe n'okpuru ọnọdụ okpomọkụ na mmebi dị oke njọ, eriri SiC na-eme ka eriri carbon ka mma n'ụzọ na-adịghị nso. Ebe mkpuchi okpomọkụ na-achịkwa eriri carbon, eriri SiC na-abụkarị azịza injinia - n'adịghịkwa ka ọtụtụ ihe dị na ndepụta a, ọ bụ azịza dịlarị na ngwaike mmepụta.

5. Eriri UHMWPE (Dyneema, Spectra) — Mgbe Ike Na-emeri Ike

Eriri carbon Ọ naghị ada ada nke ọma. Mgbe ọ na-aga, ọ na-aga n'otu oge — mgbawa mberede, enweghị ịdọ aka ná ntị, enweghị mgbanwe iji dọpụta gị. Nrụgide ahụ bụ mgbanwe ị nabatara maka ike pụrụ iche ya na ike pụrụ iche ya, na n'ime usoro ụgbọelu ma ọ bụ monocoques ịgba ọsọ, ọ bụ mgbanwe nke na-eme ka injinia nwee isi.

Dyneema na Spectra na-arụ ọrụ na fizik dị iche iche kpamkpam. Ha abụọ bụ eriri UHMWPE — Polyethylene dị oke elu — ihe ha pụrụ iche n'ezie bụ ịmịkọrọ ike kama iguzogide mgbanwe. Ntinye ike ha kpọmkwem kwa otu dị n'etiti eriri nhazi kachasị elu. Panel e wuru site na Dyneema anaghị agbawa mgbe ihe kụrụ ya ike; ọ na-agbatị, na-ekesa ibu ahụ, ma na-ewepụ mmetụta ahụ n'ofe ihe ahụ. Omume ahụ bụ kpọmkwem ihe ịchọrọ mgbe nsogbu imewe bụ ịkwụsị mgbọ ma ọ bụ agụba kama ijide nku n'ụdị.

E nwere ihe ndị ọzọ dị mkpa ịmara: eriri UHMWPE na-ese n'elu mmiri, nke dị mkpa maka eriri mmiri na eriri ndị dị n'ụsọ oké osimiri ebe ibu na-agbakọta karịa kilomita nke waya. Ha na-eguzogide nke ọma megide nsị na ọtụtụ ikpughe kemịkalụ. Na-adịghịkwa ka eriri UHMWPE.ihe mejupụtara eriri carbonHa dị mfe iji mee ka ha bụrụ uwe aka na-anaghị agbaji agbaji, uwe agha ahụ, na ákwà nchebe — ha enweghị ebu, enweghị autoclave, enweghị resin.

Oghere siri ike dị adị. Modulu elastic nke UHMWPE dị obere karịa nke eriri carbon, nke na-ewepụ ya maka ojiji nhazi ebe ntụgharị n'okpuru ibu bụ ihe mgbochi na-achịkwa. Ọ dịghị onye na-ewu ụgbọ elu na-adọkpụ site na Dyneema.

Mana kọwaa ajụjụ a n'ụzọ dị iche — kedu ihe siri ike karịa eriri carbon mgbe ibu ahụ bụ kinetic, ọ bụghị static? — UHMWPE na-emerikwa na metric nke na-achịkwa imewe ahụ n'ezie. Ọ bụ oghere arụmọrụ dị iche, ọ bụghị nke pere mpe.

Mkpebi:Maka iguzogide mmetụta na ike ya, eriri UHMWPE na-eme ka ihe mejupụtara eriri carbon dị mma n'ụzọ a na-atụ anya ya, nke a na-eji akọwapụta ya. Ihe kachasị sie ike maka nchekwa ballistic abụghị nke kacha sie ike - ọ bụ ya na-amịkọrọ ike kachasị tupu ọ daa.

6. Ngwakọta Metal Matrix — Njikọta Njirimara Metal na Ngwakọta

E nwere otu ụdị nsogbu injinia nkeihe mejupụtara eriri carbonijikwa nke ọma, ọla ndị dị ọcha anaghịkwa ejikwa nke ukwuu, MMC dịkwa n'ihi ya.

Were ihe nkwado satịlaịtị nke kwesịrị ịdị mfe, kwụsiri ike n'ofe ntụgharị okpomọkụ 300°C na orbit, na-eduzi eletriki maka ntọala, ma sie ike nke na ọ naghị agbagharị n'okpuru ibu mkpọtụ. Akụkụ eriri carbon polymer-matrix na-ekpuchi ma eleghị anya abụọ n'ime ihe ndị a chọrọ. MMC aluminum - ígwè ejiri ihe silicon carbide mee ka ọ sie ike - nwere ike ikpuchi anọ niile. Ọ gaghị emeri asọmpi ibu megideCFRPN'ezie, mana isi ike pụrụ iche na-aka mma nke ukwuu karịa aluminom a na-anaghị agbanyesi ike, ọ chọghịkwa ihe ngwọta maka omume okpomọkụ na eletriki nke ihe mejupụtara polymer na-alụso ọgụ.

Rotọ brek ụgbọala bụ ihe atụ dị ọcha. Ọrụ ya bụ ịmịkọrọ ma wepụ nnukwu okpomọkụ n'okpuru brek dị arọ ugboro ugboro ma na-eguzogide iyi ma na-edobe iguzosi ike n'ezi ihe nha. A na-eji ngwakọta eriri carbon eme ihe na ngwa a na njedebe elu nke motorsport, mana ha chọrọ okpomọkụ ọrụ iji nọrọ n'ime eriri dị warara ma dị oke ọnụ iji dochie ya. MMCs aluminum siri ike nke silicon carbide na-ejikwa oke okpomọkụ sara mbara, na-anagide mmegbu karịa, ma na-efu obere ego kwa usoro ọrụ maka ngwa okporo ụzọ ebe oge nnọchi kwesịrị ịdị irè.

Isi ike nrụgide kwesịrị ka a kọwaa nke ọma: ike nrụgide nke eriri carbon dị obere karịa ike nrụgide ya - nke bụ nsonaazụ nke otu eriri si azaghachi microbuckling. MMC anaghị enwe asymmetry ahụ. Maka ihe ndị a na-ebu ibu karịsịa na mkpakọ - elu ndị na-ebu ibu, nodes nhazi n'okpuru ibu axial, ngwaike nrụnye - nke dị mkpa karịa ọnụọgụ isi okwu nrụgide.

Mkpebi:MMC anaghị eme ka eriri carbon ka mma ma e jiri ya tụnyere ike nrụgide kpọmkwem. Ha na-eme nke ọma karịa njikọta nke oke okpomọkụ, ike nrụgide, omume eletriki, na ike mmetụta nke ụfọdụ ngwa chọrọ n'otu oge. Mgbe imewe ahụ chọrọ ihe na-eme ka ígwè mana ọ na-arụ ọrụ nke ọma karịa ngwakọta dị elu, MMC na-ejupụta oghere nke e mebeghị ka eriri carbon maka ya.

Ihe Mere E Ji Eriri Carbon Ka Na-emeri Ọtụtụ Mgbe

Ọ dịghị nke ọ bụla n'ime ihe ndị dị n'elu bụ arụmụka naeriri carbonọ na-aga n'ihu n'ọrụ nhazi dị elu na-egosipụta ezigbo uru nke ọ dịghị onye asọmpi ọ bụla mechiri.

Usoro mmepụta ihe bụ akụkụ a na-anaghị ekwukarị banyere ya. Ngwakọta eriri carbon na-erite uru site na ọtụtụ iri afọ nke mmezi usoro - usoro nhazi, okirikiri autoclave, ụzọ nyocha na-anaghị emebi emebi, usoro ndozi, nchekwa data ndị a na-ekwe ka e mepụta ihe, usoro ọkọnọ asambodo. Onye injinia na-akọwapụta akụkụ mejupụtara eriri carbon na 2025 nwere ike ịnweta ngwaọrụ ihe atụ, ọbá akwụkwọ ụdị ọdịda, na usoro asambodo ndị na-ebubata ihe nke na-adịghị adị maka ọtụtụ ihe dị na ndepụta a. Ihe ọmụma ụlọ ọrụ ahụ nwere ezigbo uru injinia, ọ naghịkwa ebugharị na akpaghị aka gaa na ihe ọhụrụ n'agbanyeghị otú kupọns nnwale ihe ahụ si dị mma.

Graphene na CNT ga-aka mma nke ukwuuihe mejupụtara eriri carbontupu ha edochi ha. Eriri SiC na BNNTs anaghị edozi nsogbu okpomọkụ, eriri carbon anaghị edozi ya. UHMWPE na-edozi nsogbu siri ike na ngwa nwere ikpe ibu dị iche iche. Usoro ahụ na-agbanwe agbanwe: ọ dịghị nke ọ bụla n'ime ihe ndị a na-emeri eriri carbon n'ofe bọọdụ ahụ. Nke ọ bụla na-emeri ya n'otu axis kpọmkwem ebe mmebi imewe eriri carbon na-eme ihe kacha mkpa.

Ebe Ubi ahụ Na-aga n'ezie

Ajụjụ bara uru karị abụghị ihe ga-anọchi yaeriri carbon — ọ bụ otu a ka e si eji ihe ndị a eme ihe ọnụ.

Mbadamba ihe owuwu nwere laminate carbon fiber primary, resin emelitere graphene maka ike interlaminar, na nkwado eriri SiC dị n'ógbè dị elu abụghị ihe a na-eche n'echiche. Ha na-arụ ọrụ nke ọma na mmemme ikuku dị mkpa. Echiche ahụ - ngwakọta hierarchical, ma ọ bụ sistemụ ihe eji arụ ọrụ n'ọtụtụ nha n'otu oge - na-anọchite anya ezigbo mgbanwe n'otú esi akọwapụta ihe owuwu. Kama ịhọrọ otu ihe kacha mma maka akụkụ, ndị injinia na-amalite ịhazi ngwakọta ihe eji arụ ọrụ nke dabara na ikpe ibu, mgbanwe okpomọkụ, na ụdị ọdịda nke akụkụ ahụ ga-ahụ n'ezie na ọrụ.

Nhazi asọmpi — graphene vs. eriri carbon, CNT vs. eriri carbon — na-efunahụ ebe teknụzụ ahụ na-aga. Azịza nke "ihe siri ike karịa eriri carbon" na-abawanye ụba: ngwakọta nke nwere eriri carbon dị ka otu n'ime usoro nkwado dị iche iche, nke ọ bụla na-enye aka ebe ọ kacha arụ ọrụ.

Nchịkọta

Eriri carbon abụghị ihe kachasị ike. Ọ bụ ihe kachasị ike n'ọtụtụ ngwa nhazi kachasị ukwuu - nke ahụ bụkwa aha siri ike iwepụ karịa otu ihe nha arụmọrụ ọ bụla.