Углеродные в олокна э то о рганические материалы, с остоящие и з т онких н итей диаметром о т 5 д о 15 м икрон, п одвергшиеся термическому в оздействию. - презентация

1

2 Углеродные в олокна э то о рганические материалы, с остоящие и з т онких н итей диаметром о т 5 д о 15 м икрон, п одвергшиеся термическому в оздействию при температурах 1000– 3000°C и содержащие 92–99,99 % у глерода.

3 Впервые получение и применение углеродных волокон было предложено и запатентовано известным американским изобретателем Томасом Эдисоном в 1880 г. в качестве нитей накаливания в электрических лампах.

4 Однако в полной мере интерес к углеродным волокнам проявился лишь в конце х годов. Они оказались наиболее подходящим армирующим материалам композитов для изготовления ракетных двигателей поскольку обладают высокой термостойкостью, хорошими теплоизоляционными свойствами, коррозионной стойкостью к воздействию газовых и жидких сред, высокими удельными прочностью, сопротивлением усталости и жесткостью.

5 Получение У В о бычно п олучают т ермической о бработкой х имических и ли п риродных органических в олокон, п ри к оторой в м атериале в олокна о стаются г лавным образом а томы у глерода. Т емпературная о бработка с остоит и з н ескольких этапов. П ервый и з н их п редставляет с обой о кисление и сходного ( полиакрилонитрильного, в искозного ) в олокна н а в оздухе п ри т емпературе 250 °C в т ечение 24 ч асов. В р езультате о кисления о бразуются л естничные структуры, п редставленные н а р исунке. После окисления следует стадия карбонизации нагрева волокна в среде азота или аргона при температурах от 800 до 1500 °C. В результате карбонизации происходит образование графитоподобных структур. Процесс термической обработки заканчивается графитизацией при температуре °C, которая также проходит в инертной среде. В результате графитизации количество углерода в волокне доводится до 99 %. Помимо обычных органических волокон ( чаще всего вискозных и полиакрилонитрильных ), для получения УВ могут быть использованы специальные волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков.

6 Свойства у глеродных в олокон По с равнению с о бычными к онструкционными м атериалами, например, а люминием и ли с талью, к омпозиты с у глеродными волокнами о бладают н екоторыми в есьма п олезными с войствами : Они и меют и сключительно в ысокую т ермостойкость в инертных с редах и ли в вакууме д о 3000° С ( температура п лавления с тали 1500° С ) н а в оздухе д о 350° С Удельное э лектрическое с опротивление м ожно з адать : 2×10 3 до 10 6 о м / см Благодаря с воим х арактеристикам : б ольшой а ктивной п оверхности м ²/ г н евероятной п рочности ( 3,6 Г н / м 2 ) в 2 р аза в ыше п рочности с тали ( 1,8 Г н / м 2 ) и п ри э том в 4 м иллиона р аз л егче с тали ( плотность 1,9 г / см 3, а п лотность с тали 7,9 г / см 3 ) и я вляющиеся п рекрасными с орбентами ( 1 г р. п оглощает д о 50 г р. нефтепродуктов ) у глеродные в олокона п ревосходят в се и звестные жаростойкие в олокнистые м атериалы !

7 Применение углеродных волокон Благодаря высокой химической стойкости углеродные волокона применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов, изготовления защитных костюмов и др. и использовать их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов, для изготовления термопар и др. Углеродные материалы имеют и медицинские области применения : живой организм их не отторгает. Поэтому если скрепить сломанную кость штифтом на основе углепластика, а поврежденное сухожилие заменить легкой и прочной углеродной лентой, то организм не воспримет этот материал как чужеродный. А углеродные материалы, обладающие высокой адсорбционной активностью, с успехом применяют в виде повязок, тампонов и дренажей при лечении открытых ран и ожогов в том числе и химических. для очистки крови и других биологических жидкостей, как лекарственное средство при отравлениях ( благодаря их высокой способности сорбировать яды ), как носители лекарственных и биологически активных веществ.