Въглеродни влакна

 Въпреки че въглеродните влакна изглеждат като перфектен материал във всяко отношение, не всичко е толкова розово във всички ситуации. За да сме честни, истина е, че при обработката на въглеродните влакна (тук се мислят неща като шлифоване и рязане, не слепване или стрелба с карбонови стрели/използване на голф стик и т.н.) трябва да се използват защитни средства. В противен случай съществува риск от вдишване на микропрах или дразнене на кожата.

Защо се използват въглеродните влакна?

Причините са много, но преди всичко това са наистина отличните физически параметри: те имат средна финост от 5-10 μm и плътност от 1750 kg/m3. От другите текстилни влакна се отличават днес например с крехкост (в сравнение с такива като стъклените влакна, издължението е по-малко), както и с по-малък модул на еластичност (взето в перпендикулярна посока на оста на влакното). Когато влакното се нагрее, то не се разширява, както може да се очаква, а обратно - скъсява се в перпендикулярна посока. Освен това, надлъжно въглеродните влакна имат изключително малко електрическо съпротивление (само 1,9×10^-6 Ω/m). И имат дори по-голям коефициент на топлинно разширение от стъклото.

Какви видове влакна се произвеждат днес?

Днес обикновено се срещат следните типологии:

• стандартни карбонизирани влакна: AS (средна здравина) - със средна здравина, HS (висока здравина) - с висока здравина, HT (висока якост) - с висок модул на еластичност).
• високомодулни графитизирани влакна (HM – „High Modulus“)
• влакна с висока здравина, със среден модул на еластичност (IM – „Intermediate Modulus“), кухи въглеродни влакна
• влакна с висока модул на еластичност (VHM „Very High Modulus“, UHM „Ultra High Modulus“)
• дискретни влакна, нарушени поради опън (SBCF, „Stretch-Broken Carbon Fiber“)
• мляни въглеродни влакна
• рециклирани въглеродни влакна

Като влакна със средно надвишаващи, дори отлични свойства, се смятат тези със здравина до 7 GPa и диаметър 0,2 μm + произведени с технологията „Vapor-Grown Carbon Fibers“ (т.е. „Рост в парите“). И се тестват и други модерни материали с невероятни параметри: например нанотръбички, които могат да устоят на натоварване до 150 GPa при дължина 5 мм.

 Може би в никаква друга област въглеродните материали не са предизвикали такъв преврат, както в модерната (и традиционната) стрелба с лък. Именно карбоновите стрели са изцяло устойчиви на вода и въздушна влажност и в сравнение с алуминия не се огъват. Когато достигнат граничната си гъвкавост, просто се чупят директно. Това обаче не означава, че всякаква качествена стрела (при гладко спиране с мишена) не може да издържи хиляди изстрели...

Къде днес могат да бъдат открити въглеродни влакна?

Определено най-големият потребител на модерни въглеродни влакна през последните години е авиационният сектор (приблизително 22% от пазара), където те, разбира се, се използват за производство на крила и корпуси. Още 17% се отнасят до сектора на вятърните генератори (т.е. техните ротори и офшорни платформи). Що се отнася до сферата на композитите от всякакъв вид, те заемат 16 процента и включват различни газови резервоари, военни и граждански кораби, … Спортните приспособления (около 14% от пазара) също се възползват от тази иновация – всеки, който стреля с лък, със сигурност познава въглеродните дръжки на стрелите. Но това, разбира се, не е всичко – това са и модерни голф стикове, велосипеди, лодки, ски дъна, … Само 5% остава за автомобилния сектор с части от каросерии и брони.

 Въглеродните влакна все още са по-скоро символ на определен лукс в някои групи продукти/машини/устройства, отколкото стандартно оборудване. Това обаче несъмнено ще се промени за по-добро през следващите години, с увеличаването на броя на производителите им на модерния пазар + броя на изобретенията, както и възможностите за развитие на въглеродните влакна.

Колко скъпи са въглеродните влакна?

Определено най-скъпите са влакната, предназначени за авиационната индустрия. След това следват практически всички останали сектори, където изискванията за качество и чистота не са толкова екстремни (все пак, летящ огромен самолет изисква повече материална чистота от голф стик). Когато въглеродните влакна започнаха масово да се произвеждат, през 1985 г. 1 кг се продаваше за около 120 USD. В началото на днешното столетие вече достигаме цена около 40 USD за кг. Въпреки това, се надява да се постигне цена от около 15-30 USD за кг средностатистическо влакно.