Изготовление карбона. Карбон на авто

Карбон или углепластик – сокращенное название от английского Carbon Fiber (углеродное волокно), под маркой которого, объединилось большое количество различных композитных материалов (также, как например, сотни органических материалов с определенными физическими свойствами, называют пластмассами). Карбон получают из углеродного волокна и используют, как армирующий наполнитель для производства различных высокопрочных композитных материалов. Самое удивительное, что карбон или углепластик, делают из жидкости. Точнее, из жидкого полимера – полиакрилонитрила. Для этого, из полиакрилонитрила, сначала получают полиакрилонитрильное волокно, которое получают, путем продавливания исходного полимера – полиакрилонитрила, через специальную фильеру с сотнями тончайших отверстий, диаметром около 50 микрон. Под давлением, в горячей воде, через крохотные отверстия фильеры, непрерывным потоком, «выходят» тонкие белые ниточки, которые и являются исходным сырьем для дальнейшего изготовления карбона.

После прохождения через несколько ванн со специальными растворами, полученные полиакрилонитриловые волокна становятся в несколько раз тоньше, а их молекулы выстраиваются таким образом, что волокна становится еще прочнее. После этого, полиакрилонитрильное волокно проходит многоэтапный процесс обработки, который изменяет внутреннюю структуру вещества на молекулярном уровне. Данный процесс включает в себя высокотемпературную обработку, окисление и «карбонизацию» (насыщение углеродом) в инертной среде, в результате чего получается конечный продукт – материал карбон или углеродное волокно.

Наиболее важное свойство карбона или углеволокна – это уникальное соотношение низкого веса и исключительной прочности. Модуль упругости отдельных «сортов» карбона может превышать 60 ГПа, а разрывная нагрузка может достигать 5 гПа, при этом карбон в полтора раза легче стали и на четверть легче алюминия. Для придания большей прочности, карбоновые волокна переплетают между собой особым образом, с разным углом направления плетения и затем, шьют из них специальные высокопрочные карбоновые ткани, способные выдерживать колоссальные механические нагрузки.

Композитные армирующие материалы на основе карбона стали использовать для создания монококов спортивных и гоночных автомобилей, корпусов скоростных катеров, мачт океанских яхт, винтов вертолетов, корабельных тросов, для изготовления специальной экипировки и многого другого. Благодаря выдающихся технико-эксплуатационных характеристик и декоративных свойств, карбон стал широко использоваться и в автотюнинге, для отделки кузовных элементов автомобилей. И если раньше, натуральный карбон можно было увидеть только на дорогих спортивных или представительских автомобилях, то уже сейчас продаются автомобили, в которых покрытие карбоном входит в базовую комплектацию, при этом, при покупке у дилера нового автомобиля, можно выбрать нужный цвет карбона или заказать понравившийся вид карбона, например, матовый карбон или карбон под лаком. Помимо этого, сейчас уже почти в каждом тюнинговом ателье вам могут полностью обтянуть карбоном машину, обклеить салон карбоном или обклеить машину карбоновой пленкой, или даже, предложат купить карбоновую пленку, для оклейки карбоном своими руками.

Материал – кевлар: кевларовая ткань

Кевларовая ткань представляет собой паpа-аpамидное синтетическое волокно, которое производят из синтетического полимера — полипарафинилин терафталамида. Кевларовые волокна обладают исключительной прочностью (разрывная прочность может доходить 600 кг/мм²), и высоким сопротивлением к ударам и динамическим нагрузкам. Кевларовые волокна обладают высокой термической стойкостью (разлагается при температуре, более 450

0 С) и сохраняют прочность, и эластичность (и даже становятся чуть прочнее) при крайне низких, криогенных температурах, до — 200⁰ С. Из кевларовых волокон плетут армирующие нити, из которых, также, как и из карбона, делают специальные высокопрочные кевларовые ткани, используемые затем, для производства различных армирующих материалов. В отличие от карбона, кевларовый материал может легко деформироваться и имеет наилучшее показатели по скорости поглощения энергии, и длительности взаимодействия с ударником, обеспечивая высокую противопульную и противоосколочную стойкость, благодаря чему, кевларовая ткань является основным армирующим компонентом при производстве бронежилетов и различных средств безопасности. В качестве армирующего материала, кевларовая ткань широко используется при производстве самолетных шин, пуленепробиваемых покрышек, корабельных канатов, специальной защитной одежды и многого другого. Перчатки, сшитые из кевлара защищают руки от ожогов, порезов, в них можно смело хвататься за лезвие ножа без риска порезаться. Для получения эластичного армирующего материала на основе кевлара, несколько слоев кевларовой ткани сшивают вместе и затем спекают с резиновой основой. Тем не менее, у кевлара, как и у любого другого композитного материала, есть свои недостатки. Кевлар разрушается от ультрафиолетового излучения, а в смоле, в виде формованного материала, при длительном воздействии уф-лучей, кевларовая ткань также значительно ухудшает свои свойства. Помимо этого, кевлар сохраняет высокое сопротивление на разрыв и стойкость к порезам только в «сухом» виде. С конца прошлого века началось производство комбинированных армирующих материалов или гибридных тканей, сотканных из равного количества кевларовых и карбоновых нитей, обладающих лучшими эксплуатационными показателями, чем материалы, сделанные из натурального карбона или кевлара. Из карбон-кевларовых нитей плетут тонкие и прочные корабельные канаты, изготавливают корды в автомобильных шинах, делают автомобильные ремни безопасности, приводные ремни и мн. др.

Виниловые «карбоновые» пленки. Иммерсионные пленки под карбон.

Среди недостатков карбоновых, кевларовых или гибридных армирующих материалов можно отнести высокую стоимость исходного сырья и длительное время изготовления конечного продукта. Но, если в исключительных физических свойствах карбона или кевлара нет необходимости, можно использовать внешнюю отделку: покрытие карбоном или перетяжка карбоном. Для отделки карбоном идеально подходят два типа покрытий: самоклеющиеся виниловые карбоновые пленки «3D carbon» и «4D carbon», и иммерсионные пленки под карбон, наносимые методом аквапечати или аквапринта.

Наличие в карбоновых пленках воздушных «каналов», значительно упрощает процесс обтяжки карбоном кузовных элементов и позволяет наклеивать карбоновые пленки на различные сложно профилированные поверхности.

Карбоновые пленки стоят дешевле карбоновой ткани и не требуют какой-то специальной подготовки поверхности. После оклейки изделия карбоновой пленкой, покрытие ничем не отличается от формованного покрытия из натурального карбона. Обтяжка карбоном (виниловыми пленками «3D carbon» и «4D carbon»), это простой и экономичный способ имитации карбонового покрытия, не требующий использования для этого, дорогостоящих натуральных карбоновых тканей или материалов.

Другой вид отделки карбоном – использование wtp-пленок под карбон, наносимые методом иммерсионной (аква) печати. Wtp-пленки под карбон позволяют имитировать плетения различных карбоновых или кевларовых тканей и после проведения процесса аква-печати и нанесения на поверхность карбоновой пленки, изделие ничем не отличается от изделия, сделанного от натурального карбона или покрытого натуральной карбоновой тканью. К дополнительным преимуществам использования wtp-пленок, можно отнести большой выбор вариантов «плетений», под карбон или кевлар.

При этом, благодаря большому выбору пленок «под карбон», можно выбрать не только понравившийся «рисунок» плетения карбоновых нитей, но и цвет карбонового покрытия, и текстуру карбона.

Что такое карбон? | Новости Renegade Design

Карбон состоит из тонких прочных кристаллических нитей графита, которые используются для упрочнения материала. Углеродное волокно, которое используется в карбоне может быть тоньше человеческого волоса. Но несмотря на этого обладает прочностью за счет скручивания вместе, как пряжа. Карбон относиться к разряду композиционных материалов, к классу углепластиков, который объединяет в себе несколько тысяч разных рецептур. Этот материал чаще всего встречается на тюнингованных автомобилях на определенных элементах кузова. Как правило, карбоном обтягивают капот, обвес или спойлер. Но важно отметить, что он может применяться в абсолютно различных местах транспорта. Также, его зачастую применяют для дизайна в салоне. Этот материал пользуется спросом из-за своей прочности и легкости.

Несмотря на то, что он легче алюминия или стали, он является прочнее металла.

Как изготовляется карбон

Карбон производится в результате химического и механического процесса. Он начинается с вытягивания длинных нитей волокон, а затем их нагревания очень высоких температур. При этом нельзя допускать контакт с кислородом, чтобы не возникло горение волокон. В результате остается волокно, состоящее из длинных, плотно связанных цепочек атомов углерода, и остается лишь несколько не углеродных атомов. Формирование материала состоит из таких этапов: 

В конечном итоге получает надежная карбоновая пленка, которая отличается прочностью и надежностью. Помимо этого карбон обладает такими характеристиками: 

1. Высокий уровень жесткости.

2. Прочность и износостойкость.

3. Стойкость к химическим веществам. 

4. Устойчивость к перепадам температуры. 

5. Низкое тепловое расширение.

Исходя из этого можно сделать вывод, что карбон очень популярен. И чаще всего его используют во многих автомобильных отраслях. 

Применение карбона в автомобилях 

На сегодняшний день сложно представить себе тюнингованный автомобиль без единой детали в карбоне. Кроме, эстетической стороны этот материал ценен своей практичной стороной. Карбон быстро завоевал популярность в автомобильном мире. То, что раньше было зарезервировано для специальных автомобилей, теперь стало тем, что можно увидеть во многих потребительских спортивных автомобилях и даже некоторых грузовиках. Он служит уникальной дизайнерской особенностью, которую любят многие люди и даже пытаются воспроизвести с помощью виниловых оберток. 

Среди преимуществ карбона для автомобилей можно отметить: 

• помогает защитить покрытие от сколов и царапин; 

• маскирует все неровности и мелкие дефекты; 

• возможность применения для металла, пластика и стекла; 

• срок эксплуатации составляет более 5 лет.  

Но важно отметить, что карбон это намного больше, чем просто изделие для косметического декора. На самом деле углеродное волокно обладает структурной жесткостью и легким весом, что делает его одним из лучшим из материалов для любого автомобиля. 

Также, стоит отметить, что нет причин, по которым нельзя закрашивать карбон. Но многие производители предпочитают не делать этого, потому что в плетеном углеродном волокне есть что-то красивое. Независимо от того, используется ли он в качестве небольших элементов дизайна, чтобы подчеркнуть автомобиль, или весь автомобиль демонстрирует открытое переплетение, он может стать потрясающим дополнением к любому автомобилю. Это делает его не только практичным, но и красивым.

Как карбон улучшает автомобиль? 

С помощью карбона можно легко повторить индивидуальные формы любой детали. Для работы с этим материалом не требуются большие усилия и особые навыки. Карбон можно использовать для создания бесконечного количества форм без потери их структурной жесткости. Его можно сформовать, согнуть и придать любой формы, возможности практически безграничны. Он способен создать новый дизайна автомобиля без огромных вложений. 

Ламинация автомобиля карбоном также обладает такими достоинствами: 

• повышает износостойкость поверхностей; 

• обеспечивает защиту от атмосферных явлений; 

• предупреждает образование царапин, сколов и вмятин; 

• облегчает уход.

Также, стоит отметить, что этот материал благодаря своим свойствам часто используется на старых автомобилях. Кузов которых с годами начинает трескаться или гнить. При правильном ламинировании этот материал, не только сможет скрыть видимую коррозию, но и продлит срок службы детали. 

Кроме этого, карбон можно использоваться вместо покраски автомобиля. Зачем тратиться весь или частичный перекрас, если карбоновый пленка способна все скрыть. 

С ростом использования карбона в автомобильной промышленности, он стали дешевле и популярнее, чем когда-либо прежде. В то время как в прошлом некоторые из них использовались исключительно для рынков спортивных автомобилей и суперкаров. Сейчас же он быстро становиться частью жизни многих потребительских автомобилей. 

Детали автомобиля в карбоне от компании Renegade desing

Производство Renegade design предлагает огромный выбор различных аксессуаров для автомобилей. Стоит отметить, что мы заботимся о том, чтобы вы получили не только качественную деталь, но и красивую. А что может быть лучше бампера, капота, спойлера в родном цвете? Правильно, только эта деталь заламинирована под карбон. 

Этот материал является универсальным и отлично сочетается с любой маркой и любым цветом автомобиля. 

Профессиональные сотрудники нашей компании имеют многолетний опыт работы с различными материалами. Поэтому, они точно знают что нужно для качественной поклейки карбона на деталь. Нам под силу даже самые безумные идеи. Команда «Renegade design» специализируется на аэродинамических тюнинг-комплектов высочайшего качества. И обратившись к нам вы точно сможете выделиться на общем фоне. Огромный выбор деталей и индивидуальный подход к каждому клиенту точно оценят все посетители нашей компании.

It’s Elemental — Элемент Углерод

Углерод, шестой по распространенности элемент во Вселенной, известен с древних времен. Углерод чаще всего получают из угольных месторождений, хотя обычно его необходимо перерабатывать в форму, пригодную для коммерческого использования. Известно, что существуют три встречающиеся в природе аллотропы углерода: аморфный, графитовый и алмазный.

Аморфный углерод образуется при сжигании материала, содержащего углерод, без достаточного количества кислорода для его полного сгорания. Эта черная сажа, также известная как ламповая сажа, газовая сажа, канальная сажа или углеродная сажа, используется для изготовления чернил, красок и резиновых изделий. Он также может быть спрессован в формы и используется, среди прочего, для формирования сердечников большинства сухих батарей.

Графит, один из самых мягких известных материалов, представляет собой форму углерода, которая в основном используется в качестве смазки. Хотя он встречается в природе, большая часть коммерческого графита производится путем обработки нефтяного кокса, остатка черной смолы, остающегося после очистки сырой нефти, в бескислородной печи. Встречающийся в природе графит встречается в двух формах: альфа и бета. Эти две формы имеют одинаковые физические свойства, но разные кристаллические структуры. Весь искусственно полученный графит относится к альфа-типу. Помимо использования в качестве смазки, графит в форме, известной как кокс, в больших количествах используется при производстве стали. Кокс производится путем нагревания мягкого угля в печи без смешивания с ним кислорода. Хотя обычно его называют свинцом, черный материал, используемый в карандашах, на самом деле является графитом.

Алмаз, третья встречающаяся в природе форма углерода, является одним из самых твердых известных веществ. Хотя природные алмазы обычно используются в ювелирных изделиях, большинство алмазов коммерческого качества производятся искусственно. Эти маленькие алмазы изготавливаются путем сжатия графита при высоких температурах и давлении в течение нескольких дней или недель и в основном используются для изготовления таких вещей, как пилы с алмазными наконечниками. Хотя они обладают очень разными физическими свойствами, графит и алмаз отличаются только своей кристаллической структурой.

Четвертый аллотроп углерода, известный как белый углерод, был получен в 1969 году. Это прозрачный материал, который может разделять один луч света на два луча, свойство, известное как двойное лучепреломление. Об этой форме углерода известно очень мало.

Крупные молекулы, состоящие только из углерода, известные как бакминстерфуллерены или бакиболы, недавно были обнаружены и в настоящее время вызывают большой научный интерес. Один бакибол состоит из 60 или 70 атомов углерода (C ₆₀ или C ₇₀ ), соединенных вместе в структуру, похожую на футбольный мяч. Они могут улавливать другие атомы в своем каркасе, способны выдерживать большие давления и обладают магнитными и сверхпроводящими свойствами.

Углерод-14, радиоактивный изотоп углерода с периодом полураспада 5730 лет, используется для определения возраста ранее живших существ с помощью процесса, известного как радиоуглеродное датирование. Теория радиоуглеродного датирования довольно проста. Ученые знают, что небольшое количество встречающегося в природе углерода представляет собой углерод-14. Хотя углерод-14 распадается на азот-14 посредством бета-распада, количество углерода-14 в окружающей среде остается постоянным, потому что новый углерод-14 всегда создается в верхних слоях атмосферы космическими лучами. Живые существа склонны поглощать материалы, содержащие углерод, поэтому процентное содержание углерода-14 в живых существах такое же, как процентное содержание углерода-14 в окружающей среде. Как только организм умирает, он больше ничего не поглощает. Углерод-14 в этом организме больше не заменяется, и процентное содержание углерода-14 начинает уменьшаться по мере его распада. Измеряя процентное содержание углерода-14 в останках организма и предполагая, что естественное содержание углерода-14 остается постоянным с течением времени, ученые могут определить, когда этот организм умер. Например, если концентрация углерода-14 в останках организма составляет половину естественной концентрации углерода-14, ученый подсчитал, что организм умер около 5730 лет назад, что соответствует периоду полураспада углерода-14.

Известно около десяти миллионов соединений углерода, и их изучению посвящена целая отрасль химии, известная как органическая химия. Многие соединения углерода необходимы для жизни, какой мы ее знаем. Некоторые из наиболее распространенных соединений углерода: двуокись углерода (CO ₂ ), окись углерода (CO), сероуглерод (CS ₂ ), хлороформ (CHCl ₃ ), четыреххлористый углерод (CCl ₄ ), метан (CH ₄ ), этилен (C ₂ H ₄ ), ацетилен (C ₂ H ₂ ), бензол (C ₆ H ₆ ), этиловый спирт (C ₂ H ₅ OH) и уксусную кислоту (CH ₃ COOH).

Откуда берется углерод?

Предположим, вы должны осмотреть Вселенную и сосчитать все различные элементы. Что бы вы нашли? Ну, вы бы нашли целую кучу водорода и гелия. Но есть и совсем немного углерода. Вот диаграмма относительного содержания различных элементов из Википедии.

Если вы не заметили, я указал стрелкой на углеродный элемент, чтобы вы могли его увидеть. Убедитесь, что вы заметили еще одну вещь. Вертикальная шкала представляет собой логарифмическую шкалу. Это означает, что водорода в 3 раза больше, чем гелия. Теперь, для прохладной части. Водород и гелий, очевидно, являются общими. Кислород, а затем углерод являются следующими двумя наиболее распространенными элементами. Гораздо больше, чем бериллий и бор, хотя у Be и B меньше протонов, чем у кислорода или углерода. О, еще одно замечание — эта диаграмма показывает относительное содержание элементов в Млечном Пути, а не во Вселенной — но вы поняли идею.

Почему так много углерода? Я думаю, может, нам стоит начать с самого начала.

После Большого взрыва появились протоны и электроны. Из взаимодействующих протонов и электронов можно получить нейтроны. Когда у вас есть протоны, нейтроны и электроны, вы можете сделать целую кучу вещей. Ну хотя бы целую кучу водорода и гелия. Делать более тяжелые элементы становится все труднее. Изготовление элементов — тяжелая работа. Просто рассмотрите гелий-3 (это гелий с 2 ​​протонами и 1 нейтроном — обычный гелий имеет 2 нейтрона). Это схема исходного материала:

Поскольку оба протона имеют электрический заряд, между ними существует электрическое взаимодействие. Чем они ближе, тем больше электрическая сила раздвигает их. Вы можете почувствовать, насколько сильно это взаимодействие с двумя электрически заряженными лентами. Обычную прозрачную ленту можно легко зарядить. Вот изображение двух одинаково заряженных лент, находящихся рядом друг с другом.

Вы можете подумать, что они никогда не «слипнутся» и не сделают гелий. Если бы не другое взаимодействие, вы были бы правы.