Көміртегі талшық: Автомобильдің салмағын азайту үшін бұл "зейнет" неге әлі де орташа таратылмаған?

Біз көміртегі талшық бөлшектерді бірінші санатты суперкөліктерде немесе «Формула 1» жарыс көліктерінде көргенде, оның әсерді тастайтын текстурасы мен өте жақсы өнімділігіне әрқашан әсерленеміз. Бұл «қара алтын» деп аталатын материал темірдің төрттен бір бөлігіндей салмақ, бірақ беріктігі 5-10 есе жоғары — теория жағынан автокөліктің жеңілдету үшін идеалды таңдау болып табылады.

Бірақ біз көзімізді күнделікті пайдаланылатын жеңіл көлік нарығына аударғанда, көміртегі талшықтың қолданылуы әлі де өте шекті. Неге осылай?

Баға: Жетуі мүмкін болмайтын айырмашылық

«Көміртегі талшық бір материал емес — ақша», — бір автокөлік инженері бұрын айтқан.

Қазіргі уақытта көміртегі талшық композиттердің бағасы әдеттегі болатқа қарағанда шамама 20 есе, ал алюминийге қарағанда 10 есе жоғары. Бұл үлкен баға айырмашылығы тікелей көміртегі талшықтың қолдану қымбат бағамен сатылатын жоғары дәрежелі көліктерге дейін.

Орташа өлшемдегі отбасылық седанды мысалға алсақ: егер болат толығымен көміртегі талшығымен ауыстырылса, материалдардың құны ондаған мың юаньға артады. Бұл әрине, автомобильдің бағасын белгісіз шамаға көтеріп жібереді және көпшілік тұтынушылар үшін қолжетімсіз болып қалады.

Өндіріс: Уақыт пен біліктілік екі жақтан да қиындық туғызады

Дәстүрлі метал материалдардан өзгеше, көміртегі талшығы композиттерін өндіру күрделі және уақыт сұрататын процесс:
(1)Ұзақ пісіру уақыты
Көміртегі талшық элементтері жоғары температура мен қысымдағы қалыптарда сағаттар бойы күйдірілуі қажет, ал болат бөлшектері тек бірнеше минут ішінде ғана соғылады.
(2)Жөндеуге қиын
Бір рет зақымдалғаннан кейін көміртегі талшық бөлшектері жиі толығымен ауыстырылуы қажет, ал метал бөлшектері созба жұмыстары арқылы жөнделеді.
(3)Қосуға қиын
Көміртегі талшық бөлшектерін қосу үшін арнайы әдістер қажет және оларды метал сияқты қарапайым пісіру арқылы қосу мүмкін емес.
Бұл өндіріс қиыншылықтары көміртек талшықтың үлкен көлемді автомобиль өндірісінде, әсіресе әсер ету мен құндықтық бақылау маңызды болғанда, әлсіз жағдайға әкеледі.

Қайта өңдеу қиыншылықтары: Тұрақты дамуға кедергі

Қазіргі кезде экологиялық сананың артуына байланысты, материалдардың қайта өңделуі автомобиль жасаушылар үшін маңызды фактор болып табылады. Көміртек талшықты композиттерді қайта өңдеу үлкен қиыншылықтарға әкеледі:
(1) Оларды металдар сияқты балқыту және қайта пайдалану қиын
(2) Бар қайта өңдеу технологиялары қымбат және талшықтың өнімділігін төмендетеді
(3) Арнайы шайналар көбінесе қайта өңделмейді
Қарама-қарсы, болат қарапитай және экономиялық үрдістер арқылы 90%-дан астам қайта өңдеу көрсеткішіне жетеді.

Қауіпсіздік стандарттарын қайта анықтау

Көміртек талшықтың өте мықты болуына қарамастан, оның соққы қауіпсіздігін жобалау дәстүрлік металдардан өзгеше:
(1) Ауыр соққы әсерінде көміртек талшық деформациялауға қарағанда сынуға бейім
(2) Оның энергияны жұту сипаттамалары дәстүрлі металдардан ерекшеленеді, ол толығымен жаңа қауіпсіздік концепцияларын талап етеді.
(3) Ол бар болып отырған қауіпсіздікті тексеру стандарттары мен бағалау әдістеріне толық үйлесімді емес.

Автокөлік шығаратын компаниялар маңызды шығындарды көтеруге тиіс ресурстар көміртек талшықты құрылымдардың қауіпсіздігін қайта зерттеу және растау үшін, бұл негізгі автомобиль модельдерінде оны қолдануды кешіктірді.

Таң атпан: Алдағы мүмкіндіктер

Көптеген қиыншылықтарға қарамастан, автомобиль өнеркәсібінде көміртек талшықты қолдану перспективасы толығымен қараңғы емес:

Гибридті материалды кузовтар: Көптеген автокөлік шығаратын компаниялар «көп материалды стратегияны» қабылдап, өнімнің өзіндік құны мен өнімділікті теңестіру мақсатында маңызды аймақтарда көміртек талшығын қолданады, ал басқа жерлерде дәстүрлі материалдарды сақтайды.
Технологиялық даму: Жаңа төменгі өзіндік құнды көміртек талшық өндіру әдістері әзірленуде, мысалы, PAN негізінде емес шикізатты пайдалану немесе өндіріс процестерін оптимизациялау, ол болашақта көміртек талшық құнын әлдеқайда төмендету перспективасын береді.
Нақты қолданыстарға басымдық беру: Аккумуляторлы электр көліктері (BEV) салмақты азайтуға әлдеқайда көбірек мұқтаж, өйткені салмақтың әрбір 10% азаюы жүру қашықтығын шамамен 6-8% арттырады. Бұл көміртек талшығын электр көлік саласында тезірек енгізуге мүмкіндік береді.

Автокөлік өнеркәсібінде көміртек талшығының кеңінен қолданылуы өнімділік, құны және практикалық пайдалану арасындағы теңгерім болып табылады. Ол автокөлік материалдарының «әлуетті заты» ретінде тұр — оның қасиеттері шексіз жоғары болса да, бағасы, өндіру күрделілігі және экологиялық факторларға байланысты орташа тұтынушы үшін әлі де қолжетімсіз.

Технология дамуымен және құнының төмендеуімен көміртек талшығы суперавтомобильдерге ғана арналғаннан бастап біртіндеп премиум модельдердегі стандартқа айнала алады және соңында массалық нарыққа шығады. Дегенмен, осы өзгерістің уақыты әлі де белгісіз.

Тұтынушылар үшін, көп ұзамай көміртек талшықты компоненттері бар автомобильдер миллион долларлық зияткерлік машиналарға ғана емес, сонымен қатар өнімділік пен энергияның үнемділігін үнемдеуге бағытталған кеңірек модельдер үшін тиімді таңдау болатынын болжауға болады.