Godine 1860. Joseph Swan izumio je prototip žarulja sa žarnom niti, poluvakuumsku lampu od ugljičnih vlakana. Kako bi osvijetlio tamnu noć, kao svjetlosno tijelo električne svjetlosti, korištena su ugljična vlakna.
Rana karbonska vlakna nisu bila primjetna, bila su napravljena od prirodnih vlakana, s malom strukturnom čvrstoćom, kvalitet filamenata od njih bio je loš, lako se lomio tokom upotrebe, a njihova trajnost bila je daleko od idealne, te su brzo zamijenjena volframovim filamentom. Kao rezultat toga, istraživanje karbonskih vlakana ušlo je u period mirovanja.
Pedesetih godina prošlog stoljeća, potražnja za materijalima otpornim na visoke temperature, koroziju i visoku čvrstoću u zrakoplovnom sektoru porasla je, te su ljudi ponovo usmjerili svoje nade prema karbidima. Nakon niza studija, materijal s tačkom topljenja od 3.600 ℃ konačno je pronađen i službeno nazvan "Ugljična vlakna".
Najbolja svojstva karbonskih vlakana su mala težina, visoka čvrstoća, visoka specifična čvrstoća i specifični modul, njihova gustoća je manja od 1/4 gustoće čelika, njihov koeficijent zatezne čvrstoće je oko 10 puta veći od onog kod željeza, a modul elastičnosti istezanja je oko 7 puta veći od onog kod željeza. Osim toga, karbonska vlakna imaju niz odličnih karakteristika, kao što su otpornost na zamor, otpornost na hrđu, hemijska stabilnost i dobra termička stabilnost.
U oblasti avio-motora, ugljenična vlakna se uglavnom kombinuju sa smolom, metalom, keramikom i drugim supstratima u obliku ojačane baze, a ta kombinacija se naziva kompoziti ojačani ugljeničnim vlaknima (CFRP), što je dobro u smislu smanjenja težine i efikasnosti, smanjenja buke i emisija, poboljšanja čvrstoće materijala i ekonomičnosti potrošnje goriva.
Kompoziti se također postepeno koriste u komponentama avionskih motora otpornim na visoke temperature, kao što je kateter varijabilnog preljevnog ventila (VBV) GEnx, napravljen od dvostrukog maleinskog amida (BMI) ojačanog ugljičnim vlaknima, s težinom od samo 3,6 kg po kateteru. Mlaznica miješanog protoka (MFN) na ruskom motoru SaM146 također koristi dijelove BMI ojačane ugljičnim vlaknima, koji su oko 20 kilograma lakši od metala.
U budućnosti, s daljnjim povećanjem čvrstoće i žilavosti kompozita od karbonskih vlakana, primjena kompozita od karbonskih vlakana u avio-motorima bit će popularna: poboljšanje CFRTP-a procesom termičkog skupljanja, poboljšanje procesa formiranja ugljika za formiranje CFRC karbon/ugljičnih kompozita, poboljšanje procesa formiranja CFRM metala, poboljšanje procesa formiranja CFRR gume... U oba smjera, kompoziti od karbonskih vlakana bit će ključni materijal za buduće visokoperformansne avio-motore.
Vrijeme objave: 09.04.2019.