През 1860 г. Джоузеф Суон изобретява прототипа на лампи с нажежаема жичка - полувакуумната лампа с въглеродна тел. За да освети тъмната нощ, като светещо тяло на електрическата лампа, са използвани въглеродни влакна.
Ранните въглеродни влакна не са били забележими, те са били изработени от естествени влакна, с малка структурна здравина, качеството на нишките, направени от тях, е било лошо, лесно се чупели при употреба, а издръжливостта им е била далеч от идеална и бързо са били заменени от волфрамова нишка. В резултат на това изследванията в областта на въглеродните влакна са навлезли в период на застой.
През 50-те години на миналия век търсенето на високотемпературни, устойчиви на корозия и високоякостни материали в аерокосмическия сектор се увеличи и хората отново насочиха надеждите си към карбидите. След серия от изследвания, материалът с точка на топене от 3600 ℃ в крайна сметка беше открит и официално наречен „Въглеродни влакна“.
Най-добрите свойства на въглеродните влакна са лекота, висока якост, висока специфична якост и специфичен модул. Плътността им е по-малка от 1/4 от тази на стоманата, якостта на опън е около 10 пъти по-голяма от тази на желязото, а модулът на еластичност при разтягане е около 7 пъти по-голям от този на желязото. Освен това, въглеродните влакна имат редица отлични характеристики, като устойчивост на умора, устойчивост на ръжда, химическа стабилност и добра термична стабилност.
В областта на авиационни двигатели, въглеродните влакна се комбинират главно със смола, метал, керамика и други субстрати под формата на подсилена основа, а комбинацията се нарича композити, подсилени с въглеродни влакна (CFRP). Тя работи добре по отношение на намаляване на теглото и ефективността, намаляване на шума и емисиите, подобряване на здравината на материала и икономия на гориво.
Композитните материали постепенно се използват и във високотемпературни компоненти на авиационни двигатели, като например катетърът GEnx с променлив преливен клапан (VBV), изработен от двойно малеинов амид (BMI), подсилен с въглеродни влакна, с тегло само 3,6 кг на катетър. Дюзата със смесен поток (MFN) на руския двигател SaM146 също използва части от BMI, подсилени с въглеродни влакна, които са с около 20 килограма по-леки от метала.
В бъдеще, с по-нататъшното повишаване на здравината и издръжливостта на въглеродните влакнести композити, приложението им в авиационни двигатели ще бъде популярно: ще подобри CFRTP (Charge Fraction Trup - пластична способност за термично свиване), ще подобри процеса на образуване на CFRC въглерод/въглеродни композити, ще подобри процеса на образуване на CFRC въглерод/въглеродни композити, ще подобри процеса на образуване на CFRM (металобетон), ще подобри процеса на образуване на CFRR (каучукова смес). ...... И в двете посоки, въглеродните влакнести композити ще бъдат основен материал за бъдещите високопроизводителни авиационни двигатели.
Време на публикуване: 09 април 2019 г.