Godine 1860. Joseph Swan izumio je prototip žarulja sa žarnom niti, poluvakuumsku žarulju s ugljičnim vlaknima. Kako bi osvijetlio tamnu noć, kao svjetleće tijelo električne svjetlosti, korištena su ugljična vlakna.
Rana karbonska vlakna nisu bila uočljiva, bila su izrađena od prirodnih vlakana, s malom strukturnom čvrstoćom, kvaliteta niti od njih bila je loša, lako se lomila tijekom upotrebe, a njihova trajnost bila je daleko od idealne, te su brzo zamijenjena volframovom niti. Kao rezultat toga, istraživanje karbonskih vlakana ušlo je u razdoblje mirovanja.
U 1950-ima, potražnja za materijalima otpornim na visoke temperature, koroziju i visoku čvrstoću u zrakoplovnom sektoru porasla je, te su ljudi ponovno usmjerili svoje nade prema karbidima. Nakon niza studija, materijal s talištem od 3600 ℃ konačno je pronađen i službeno nazvan "karbonska 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, vlačna čvrstoća je oko 10 puta veća od željeza, a modul elastičnosti istezanjem je oko 7 puta veći od željeza. Osim toga, karbonska vlakna imaju niz izvrsnih karakteristika, kao što su otpornost na zamor, otpornost na hrđu, kemijska stabilnost i dobra toplinska stabilnost.
U području zrakoplovnih motora, karbonska vlakna se uglavnom kombiniraju sa smolom, metalom, keramikom i drugim podlogama u obliku ojačane baze, a ta se kombinacija naziva kompoziti ojačani karbonskim vlaknima (CFRP), što je dobro u smislu smanjenja težine i učinkovitosti, smanjenja buke i emisija, poboljšanja čvrstoće materijala i ekonomičnosti goriva.
Kompoziti se također postupno koriste u komponentama zrakoplovnih motora otpornim na visoke temperature, poput katetera varijabilnog preljevnog ventila (VBV) GEnx, izrađenog 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 zrakoplovnim motorima bit će popularna: poboljšat će se CFRTP procesom termičkog skupljanja, poboljšati proces stvaranja ugljika za stvaranje CFRC ugljik/ugljik kompozita, poboljšati proces stvaranja CFRM metala, poboljšati proces stvaranja CFRR gume ...... U oba smjera, kompoziti od karbonskih vlakana bit će bitan materijal za buduće visokoučinkovite zrakoplovne motore.
Vrijeme objave: 09.04.2019.