מהו בד פחמן? יישום בד פחמן בתחומי פעילות שונים

2024 מְחַבֵּר: Howard Calhoun | [email protected]. שונה לאחרונה: 2023-12-17 10:27

מהו בד פחמן? מדובר בחומר המורכב מסיבים קלים וחזקים במיוחד של פולימר מחוזק. בבסיסו, פולימר זה הוא שרשרת ארוכה של מולקולות המוחזקות יחד על ידי אטומי פחמן. בדרך כלל, הפולימר המשמש לייצור בד פחמן הוא תשעים אחוז פחמן מעורבב עם עשרה אחוזים תוספים שונים.

מוצרים מיצרנים שונים עשויים להיות שונים זה מזה - בהתאם לפולימר המחוזק המשמש בייצור ובשילובים של חומרי גלם. ההרכב המדויק של בד הפחמן, ככלל, אינו נחשף. אחרי הכל, זה סוד מסחרי.

ייצור של בד פחמן

ייצור בד פחמן מתחיל במשיכה לתוך חוטים דקים של פולימרים מחוזקים. לאחר מכן, החוטים המתקבלים בתהליך הציור נרפפים על הסליל, ולאחר מכן, בעזרת נולים מיוחדים, הבד עצמו נארג מהם. רק חמישה עד עשרה מיקרוןלכל חוט יש קוטר ולמרות זאת הוא חזק מאוד.

בד פחמן הוא ללא ספק החומר הארוג החזק ביותר הזמין כיום.

Application

השימוש בבד פחמן יכול להיות בלתי מוגבל. איפה זה מיושם? לרוב הוא משמש כאשר נדרשים משקל נמוך, מוליכות גבוהה, חוזק גבוה. בשל העובדה שלבד פחמן יכולות להיות איכויות שונות, השימוש בו תלוי במידה רבה בהרכב ובמעמד הבד. לדוגמה, הדרגה הגבוהה ביותר של סיב זה משמשת בתעשיית התעופה והחלל.

בנייה

בבנייה, נעשה שימוש בבד פחמן דק במיוחד במערכת החיזוק החיצונית. במהלך תיקון מבנים נושאי עומס, השימוש בבד פחמן ובחומר מקשר אפוקסי מאפשר לבצע בנייה מחדש בזמן קצר ומוזיל משמעותית את עלויות העבודה בהשוואה לשיטות המסורתיות. למרות העובדה כי זמן התיקון מצטמצם מספר פעמים, חיי השירות של המבנה גדל גם מספר פעמים. תפקוד הנושא של המבנה לא רק משוחזר, אלא גם מוגבר מספר פעמים.

Aviation

בשביל מה בד פחמן בתעופה? הוא משמש ליצירת חלקים מרוכבים מקשה אחת, נעשה שימוש גם בחומרי פחמן. המוצרים המתקבלים, המאופיינים בקלילות וחוזק, מאפשרים להחליף סגסוגות אלומיניום בסיבי פחמן. במשקל נמוך פי חמישה מחלקי אלומיניום, לחלקים מרוכבים יש גמישות, חוזק ועמידות בלחץ רב יותר.

Industry

כמו כן, פלסטיק פחמן משמש בתעשיית הגרעין ליצירת כורי כוח, כאשר הדרישה העיקרית לחומרים המשמשים היא עמידותם לקרינה, עמידותם לטמפרטורות גבוהות וללחץ. כל התכונות הללו יש לבד פחמן. בנוסף, תשומת לב מיוחדת בתעשייה הגרעינית ניתנת לחוזק של מבנים חיצוניים, ולכן הבד נמצא בשימוש נרחב גם במערכת החיזוק החיצוני.

CFRP

פחמן (או סיבי פחמן) משמש בתעשיית הרכב לייצור הן של רכיבים וחלקים בודדים, והן עבור מרכבי רכב שלמים. יחס החוזק-משקל הגבוה מאפשר ליצרנים ליצור רכבים בטוחים וחסכוניים בדלק: הפחתה במשקל הרכב עקב סיבי פחמן מפחיתה את פליטת ה-CO2 ב-16%. מכיוון שיש ירידה בצריכת הדלק פי כמה.

עמדה די חזקה תופסת על ידי חומרים מרוכבים בתעשיית התעופה והחלל האזרחית. דרישות גבוהות מוטלות עליהם מהעומסים הכבדים של טיסות לחלל. סיבי פחמן וחומרים העשויים ממנו פועלים בתנאים של טמפרטורות ולחצים גבוהים ונמוכים, בהשפעת קרינה, בעומסי רטט גבוהים וכו'.

בבניית ספינות, פלסטיק מחוזק בסיבי פחמן הם הרכיבים הטובים ביותר לתכנון ויצירת חומרים ומבנים חדשים מהם בגלל עמידותם בפני קורוזיה, חוזק סגולי גבוה, חוסר מגנטיות, מוליכות תרמית נמוכה ועמידות גבוהה בפני פגיעות. בְּחִירָההחומר המסוים הזה נובע מהאפשרות לשלב בו אינרטיות וחוזק כימיים גבוהים, כמו גם בליעת קול, רטט וספיגת רדיו, המאפשרים להשתמש בו בייצור מבנים של סוגים שונים של ספינות אזרחיות.

בתרגול בעולם, אנרגיית רוח היא אחד התחומים המשמעותיים ביותר שבהם נעשה שימוש בחומר פחמן. תעשייה זו נמצאת בחיתוליה ברוסיה, למרות שטחנות רוח מופיעות בכל העולם: באזורי חוף, באזורים לא מיושבים ובפלטפורמות ימיות. החוזק והקלילות הבלתי מתפשרים של סיבי פחמן אפשרו ליצור להבים ארוכים יותר. בתורם, הם הפכו לחסכוניים יותר באנרגיה.

CFRPs נמצאים בשימוש נרחב גם בתעשיית הרכבות. החוזק והקלילות של החומר תורמים להבהרת מבני קרונות הרכבת, המאפשרת, בכך, להפחית את משקלה הכולל של הרכבת, להגדיל את אורכה ולשפר את מאפייני המהירות.

סיבי פחמן יכולים לשמש גם בבניית פסי רכבת ובבניית מסילות רכבת: אורך החוטים יגדיל את חוזק הכיפוף הגבוה, מה שיפחית את מספר התמיכות הנדרשות ובמקביל זמן, להפחית את הסיכון לצניחת.

חומרים מרוכבים כלולים באופן אינטנסיבי באורח החיים הרגיל של כל אדם. מהם נוצרים מוצרי צריכה רבים: ציוד וציוד ספורט, פריטי פנים, מכשירי חשמל ביתיים, מחשבים ועוד הרבה יותר.