Vuonna 1860 Joseph Swan keksi hehkulamppujen prototyypin, puolityhjiöhiililankalampun. Yön pimeyden valaisemiseksi sähkövalon valaisevana aineena käytettiin hiilikuitua.
Varhainen hiilikuitu ei ollut huomattava, se oli valmistettu luonnonkuiduista, jolla oli heikko rakenteellinen lujuus, siitä valmistettujen filamenttien laatu oli heikkoa ja ne rikkoutuivat helposti käytössä, eikä sen kestävyys ollut läheskään ihanteellinen, joten volframifilamentti korvasi sen nopeasti. Tämän seurauksena hiilikuitututkimus on ajautunut lepotilaan.
1950-luvulla ilmailu- ja avaruusalalla lisääntyi korkean lämpötilan, korroosionkestävien ja lujien materiaalien kysyntä, ja ihmiset käänsivät jälleen toiveensa karbideihin. Useiden tutkimusten jälkeen löydettiin lopulta materiaali, jonka sulamispiste oli 3 600 ℃, ja sille annettiin virallinen nimi "hiilikuitu".
Hiilikuidun parhaita ominaisuuksia ovat kevyt paino, korkea lujuus, korkea ominaislujuus ja ominaismoduuli. Sen tiheys on alle neljäsosa teräksen tiheydestä, sen vetolujuus on noin 10 kertaa raudan vetolujuus ja venyvyys on noin 7 kertaa raudan kimmomoduuli. Lisäksi hiilikuidulla on useita erinomaisia ominaisuuksia, kuten väsymättömyys, ruosteenkestävyys, kemiallinen stabiilius ja hyvä lämmönkestävyys.
Lentokonemoottoreissa hiilikuitu yhdistetään pääasiassa hartsiin, metalliin, keramiikkaan ja muihin alustoihin vahvistetun pohjan muodossa, ja tätä yhdistelmää kutsutaan hiilikuituvahvisteiseksi komposiitiksi (CFRP). Se toimii hyvin painonpudotuksen ja tehokkuuden, melun ja päästöjen vähentämisen, materiaalin lujuuden ja polttoainetalouden parantamisen kannalta.
Komposiitteja käytetään myös vähitellen lentokonemoottoreiden korkean lämpötilan osissa, kuten hiilikuituvahvisteisesta kaksoismaleiiniamidista (BMI) valmistetussa GEnx-muuttuvan ylivuotoventtiilin (VBV) katetrissa, jonka paino on vain 3,6 kg katetria kohden. Venäläisen SaM146-moottorin sekavirtaussuuttimessa (MFN) käytetään myös hiilikuituvahvisteisia BMI-osia, jotka ovat noin 20 kilogrammaa kevyempiä kuin metalli.
Tulevaisuudessa hiilikuitukomposiittien lujuuden ja sitkeyden parantuessa entisestään, hiilikuitukomposiittien käyttö lentokonemoottoreissa tulee olemaan suosittua: parannetaan CFRTP:tä lämpökutistuvan muovin muodostumisprosessissa, parannetaan hiiliprosessia CFRC-hiili/hiili-komposiittien muodostamiseksi, parannetaan CFRM-metalliprosessin muodostumista, parannetaan CFRR-kumin muodostumista ...... Kummassakin suunnassa hiilikuitukomposiitit ovat olennainen materiaali tulevaisuuden tehokkaille lentokonemoottoreille.
Julkaisun aika: 09.04.2019