ნახშირბადის ბოჭკოვანი მასალის წარმოშობა და მომავალი

1860 წელს ჯოზეფ სვონმა გამოიგონა ინკანდესენტური ნათურების პროტოტიპი, ნახევრად ვაკუუმური ნახშირბადის მავთულის ნათურა. ბნელი ღამის გასანათებლად, ელექტრო ნათურის მანათობელ სხეულად ნახშირბადის ბოჭკო გამოიყენებოდა.

ადრეული ნახშირბადის ბოჭკო შეუმჩნეველი იყო, იგი მზადდებოდა ბუნებრივი ბოჭკოებისგან, მცირე სტრუქტურული სიმტკიცით, მისგან დამზადებული ძაფის ხარისხი დაბალი იყო, ადვილად იმსხვრეოდა გამოყენებისას და მისი გამძლეობა იდეალურისგან შორს იყო და სწრაფად ჩაანაცვლა ვოლფრამის ძაფით. შედეგად, ნახშირბადის ბოჭკოს კვლევა მიძინების პერიოდში შევიდა.

1950-იან წლებში აერონავტიკის სექტორში მაღალი ტემპერატურის, კოროზიისადმი მდგრადი და მაღალი სიმტკიცის მასალების მოთხოვნა გაიზარდა და ხალხმა კვლავ კარბიდებზე მიაპყრო იმედები. კვლევების სერიის შემდეგ, საბოლოოდ აღმოაჩინეს მასალა, რომლის დნობის ტემპერატურა 3600 ℃ იყო და ოფიციალურად ეწოდა „ნახშირბადის ბოჭკო“.

ნახშირბადის ბოჭკოს საუკეთესო თვისებებია სიმსუბუქე, მაღალი სიმტკიცე, მაღალი სპეციფიკური სიმტკიცე და სპეციფიკური მოდული, მისი სიმკვრივე ფოლადის 1/4-ზე ნაკლებია, მისი დაჭიმვის კოეფიციენტის სიმტკიცე დაახლოებით 10-ჯერ აღემატება რკინისას, გაჭიმვის ელასტიურობის მოდული დაახლოებით 7-ჯერ აღემატება რკინისას. გარდა ამისა, ნახშირბადის ბოჭკოს აქვს მრავალი შესანიშნავი მახასიათებელი, როგორიცაა დაღლილობის არარსებობა, ჟანგის არარსებობა, ქიმიური სტაბილურობა და კარგი თერმული სტაბილურობა.

აეროძრავების სფეროში, ნახშირბადის ბოჭკო ძირითადად შერწყმულია ფისთან, ლითონთან, კერამიკასთან და სხვა სუბსტრატებთან გამაგრებული ბაზის სახით და ამ კომბინაციას ნახშირბადის ბოჭკოვანი გამაგრებული კომპოზიტები (CFRP) ეწოდება და კარგად მუშაობს წონის შემცირებისა და ეფექტურობის, ხმაურისა და გამონაბოლქვის შემცირების, მასალის სიმტკიცისა და საწვავის ეკონომიის გაუმჯობესების თვალსაზრისით.
კომპოზიტები თანდათან გამოიყენება ავიაძრავების მაღალტემპერატურულ კომპონენტებშიც, როგორიცაა GEnx-ის ცვლადი გადმოდინების სარქვლის (VBV) კათეტერი, რომელიც დამზადებულია ნახშირბადის ბოჭკოთი გამაგრებული ორმაგი მალეინის ამიდის (BMI)გან და რომლის წონაც მხოლოდ 3.6 კგ-ია თითოეული კათეტერის. რუსული SaM146 ძრავის შერეული ნაკადის საქშენი (MFN) ასევე იყენებს ნახშირბადის ბოჭკოთი გამაგრებულ BMI ნაწილებს, რომლებიც დაახლოებით 20 კილოგრამით მსუბუქია ლითონზე.

მომავალში, ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტების სიმტკიცისა და სიმტკიცის შემდგომ გაუმჯობესებასთან ერთად, პოპულარული გახდება ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტების გამოყენება საავიაციო ძრავებში: თერმული შეკუმშვის პლასტიკური პროცესის ფორმირების CFRTP-ის გაძლიერება, ნახშირბადის პროცესის გაძლიერება CFRC ნახშირბადის/ნახშირბადის კომპოზიტების ფორმირებისთვის, CFRM ლითონის პროცესის ფორმირების გაძლიერება, რეზინის პროცესის CFRR ფორმირების გაძლიერება ...... ორივე მიმართულებით, ნახშირბადის ბოჭკოვანი კომპოზიტები აუცილებელი მასალა იქნება მომავალი მაღალი ხარისხის საავიაციო ძრავებისთვის.