Το 1860, ο Joseph Swan εφηύρε το πρωτότυπο των λαμπτήρων πυρακτώσεως, τη λάμπα άνθρακα ημικενού από σύρμα. Για να φωτίσει τη σκοτεινή νύχτα, ως φωτεινό σώμα του ηλεκτρικού φωτός, χρησιμοποιήθηκαν ίνες άνθρακα.
Οι πρώιμες ίνες άνθρακα δεν ήταν αισθητές, ήταν κατασκευασμένες από φυσικές ίνες, με μικρή δομική αντοχή, η ποιότητα των νημάτων που κατασκευάζονταν από αυτές ήταν κακή, έσπαγαν εύκολα κατά τη χρήση και η ανθεκτικότητά τους δεν ήταν ιδανική, με αποτέλεσμα να αντικατασταθούν γρήγορα από ένα νήμα βολφραμίου. Ως αποτέλεσμα, η έρευνα για τις ίνες άνθρακα έχει εισέλθει σε μια αδρανή περίοδο.
Τη δεκαετία του 1950, η ζήτηση για υλικά υψηλής θερμοκρασίας, ανθεκτικά στη διάβρωση και υψηλής αντοχής στον αεροδιαστημικό τομέα αυξήθηκε και οι άνθρωποι έστρεψαν ξανά τις ελπίδες τους στα καρβίδια. Μετά από μια σειρά μελετών, βρέθηκε τελικά το υλικό με σημείο τήξης 3.600 ℃ και ονομάστηκε επίσημα "Ίνες Άνθρακα".
Οι καλύτερες ιδιότητες των ινών άνθρακα είναι το ελαφρύ βάρος, η υψηλή αντοχή, η υψηλή ειδική αντοχή και το ειδικό μέτρο ελαστικότητας, η πυκνότητά τους είναι μικρότερη από το 1/4 του χάλυβα, η αντοχή τους σε εφελκυσμό είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του σιδήρου, ενώ το μέτρο ελαστικότητας σε τέντωμα είναι περίπου 7 φορές μεγαλύτερο από αυτό του σιδήρου. Επιπλέον, οι ίνες άνθρακα έχουν μια ποικιλία εξαιρετικών χαρακτηριστικών, όπως η μη κόπωση, η μη σκουριά, η χημική σταθερότητα και η καλή θερμική σταθερότητα.
Στον τομέα των αεροκινητήρων, οι ίνες άνθρακα συνδυάζονται κυρίως με ρητίνη, μέταλλο, κεραμικά και άλλα υποστρώματα με τη μορφή ενισχυμένης βάσης και ο συνδυασμός ονομάζεται σύνθετα υλικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα (CFRP) και λειτουργεί καλά όσον αφορά τη μείωση του βάρους και την αποδοτικότητα, τη μείωση του θορύβου και των εκπομπών, τη βελτίωση της αντοχής του υλικού και την οικονομία καυσίμου.
Σύνθετα υλικά χρησιμοποιούνται επίσης σταδιακά σε εξαρτήματα υψηλής θερμοκρασίας αεροκινητήρων, όπως ο καθετήρας μεταβλητής βαλβίδας υπερχείλισης (VBV) GEnx, κατασκευασμένος από διπλό μηλεϊνικό αμίδιο (ΔΜΣ) ενισχυμένο με ίνες άνθρακα, με βάρος μόνο 3,6 kg ανά καθετήρα. Το ακροφύσιο μικτής ροής (MFN) στον ρωσικό κινητήρα SaM146 χρησιμοποιεί επίσης εξαρτήματα BMI ενισχυμένα με ίνες άνθρακα, τα οποία είναι περίπου 20 κιλά ελαφρύτερα από το μέταλλο.
Στο μέλλον, με την περαιτέρω βελτίωση της αντοχής και της ανθεκτικότητας των σύνθετων υλικών από ανθρακονήματα, η εφαρμογή τους σε αεροκινητήρες θα είναι δημοφιλής: ενίσχυση της CFRTP της διαδικασίας σχηματισμού πλαστικού θερμικής συρρίκνωσης, ενίσχυση της διαδικασίας άνθρακα για τον σχηματισμό σύνθετων υλικών άνθρακα/άνθρακα CFRC, ενίσχυση του σχηματισμού μεταλλικής διαδικασίας CFRM, ενίσχυση του σχηματισμού ελαστικής διαδικασίας CFRR ...... Και στις δύο κατευθύνσεις, τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα θα είναι απαραίτητο υλικό για μελλοντικούς αεροκινητήρες υψηλής απόδοσης.
Ώρα δημοσίευσης: 09 Απριλίου 2019