Жоғары модульді көміртегі талшығы туралы миф жойылды ма? Барлық жағынан осындай материалдың қолданылуынан бас тартуға бағытталған жобалар күннен күнге көбеюде

Бірнеше жыл бойы «жоғары модульді» деген термин жоғары сапалы қолданыста көміртекті талшықпен шамамен теңестірілді. Аэрокосмоста, люкс автокөліктерде немесе спорт жабдықтарында кез келген жоғары модульді көміртекті талшықты қолданбайтын жоба сенімділіктен айрылып қалды. Соңғы кездері, бірақ, қызықты өзгеріс басталды: көптеген премиум-деңгейлі жобалар үнемі жоғары модульді көміртекті талшыққа сенімділігін қайта бағалауда.

Жоғары модульді көміртекті талшықтың нағыз құны

Жоғары модульді көміртекті талшық — материалдар әлеміндегі «аристократ» болып табылады: өте қатты, өте жеңіл және теория жағынан өте жоғары өнімділік көрсетуге қабілетті. Бірақ бұл аристократтық мәртебе құнын төлейді:

→Құнының өсуі:
Жоғары модульді көміртекті талшықты өндіру процесі күрделі, соңғы өнімдер өнімдер әдеттегі көміртекті талшыққа қарағанда 2–4 есе қымбат тұрады. Көп мөлшерде өнім қажет ететін жобалар үшін құн айырмашылығы миллиондаған немесе тіпті жүздеген миллион долларға жетуі мүмкін.
→Қаттылығының артуы:
Модуль өскен сайын материалдың беріктігі жиі төмендейді. Шеткі жағдайларда жоғары модулді көміртекті талшық компоненттері орташа модулді нұсқаларға қарағанда соққыға төзімділігі төмен болуы мүмкін.
"Дәл келетін — ең жақсысы" деген тұжырым жаңа келісім ретінде пайда болды
Соңғы жылдары инженерлер мен дизайнерлер қарапайым, бірақ ұзақ уақыт бойы назардан тыс қалған шындықты біртіндеп түсіне бастады: ең жақсы материал — әрине ең жоғары сапалы көрсеткішке ие болатын материал емес, белгілі бір қолданысқа ең қолайлы материал. қолдану .
→Автомобиль өнеркәсібіндегі өзгеріс:
Атақты электрлік суперкар бренді өзінің соңғы модельіндегі маңызды конструкциялық компоненттер үшін жоғары модулді көміртекті талшықты қолданудан бас тартып, орташа модулді көміртекті талшыққа қайта оралды. Олардың сынақ деректері көрсеткендей, нақты соқтығысу жағдайларында орташа модулді материалдар энергияны жақсы сіңіреді және шығындарды 30% азайтады.

→Әуе-ғарыш саласындағы прагматизм:
Ғарыштық кемелерді жасаушылар қосымша жүктеме әсерінен аз болатын құрылымдарға жоғары модульді көміртекті талшықтарды қолданудың өте төмен құн-тиімділігін анықтады. Анонимділік талап еткен бір ғарыштық инженер былай деп айтты: «Біз 0,5 килограмм салмақты үнемдеу үшін тек қосымша шығын ретінде жүздеген мың долларға тұратын шығындарға ұшырап отырдық. Енді біз өзімізге сұрақ қоямыз: Бұл шынымен қажет пе?»

→ Спорттық жабдықтардың рационалды қайтуы:
Жетекші жол велосипедтерінің брендтері өзінің соңғы жоғары деңгейлі моделдерінде көміртекті талшықтардың модулінің дәрежесін ресми түрде төмендетті. Олардың инженерлері түсіндірді: «Қабаттаманың конструкциясын және талшықтардың бағытын оптимизациялау арқылы орташа модульді материалдарды қолдана отырып, жалпы өнімділікті жақсарттық».

Жүйелік ойлау материалға тәкәпшіліктің алдында басымдыққа ие болады

Қазіргі заманғы инженерлік жобалар біртектес материалдардың қасиеттерін максималды деңгейге көтеруден гөрі жүйенің жалпы оптимизациясына басымдық береді:
→ Жалпы конструкцияны оптимизациялау:
Компоненттердің пішіні мен құрылымын оптимизациялау үшін ақылды алгоритмдерді қолдану арқылы кеңінен қолданылатын материалдармен күштірек нәтиже алу.
→ Гибридті материалдық стратегия:
Жоғары модульді көміртекті талшықтар маңызды аймақтарда қолданылады, ал кәдімгі материалдар маңызды емес аймақтарда қолданылады; бұл өнімділік пен құн арасындағы оптималды тепе-теңдікті қамтамасыз етеді.
→ Өндіріс процесіндегі жетістіктер:
Жаңа тоқу әдістері мен полимерлік жүйелерді дамыту арқылы орташа модульді көміртекті талшықтардың сапасы жоғары модульді материалдармен ғана қол жеткізілетін деңгейге көтерілді.

Болашақтағы бағыттар: Ақылды, бірақ қымбат емес

Әлемдегі көміртегіні азайтуға бағытталған шаралардың артында материалдардың экологиялық ізі де маңызды факторға айналды. Жоғары модульді көміртекті талшықтарды өндіруге қажетті энергия шығыны кәдімгі көміртекті талшықтарды өндіруге қажетті энергия шығынынан 1,5–2 есе көп болады, бұл тұрақты даму принциптеріне қайшы келеді.

Материалдар ғылымының бағыты «шекті өнімділікті іздеу»-ден «талапқа ақылды бейімделу»-ге ығысуда:
(1) Өзін-өзі бақылайтын көміртегі талшықты композиттер өзінің құрылымдық денсаулығын нақты уақытта бақылай алады.
(2) Бағдарламаланатын қаттылық материалы әртүрлі пайдалану жағдайларына қарай өз қасиеттерін реттеуге қабілетті.
(3) Көміртегі талшығын қайта өңдеуге арналған экологиялық таза технологиялар жетіліп келеді.

Жоғары модульді көміртегі талшығы жойылмайды; ол шекті өнімділікті талап ететін мамандандырылған салаларда әрі қарай маңызды рөл атқарады. Дегенмен, жоғары модульді қатал іздеу дәуірі аяқталды.

Болашақтағы инженерлік жобалар одан әрі рационалды және прагматикалық болады, олар жеке материал параметрлерін көрсетуге емес, жалпы жүйені оптимизациялауға бағытталады.
Бұл ығысу тек технологиялық жетістіктерді ғана емес, сонымен қатар инженерлік ойлаудың жетілуін де білдіреді — біз «ең заманауи» жетістіктерге таң қалуды тоқтатқан кезде ғана «ең қолайлы» шешімдерді шынымен таба аламыз. Материалдарды таңдау кезінде орташылық кейде шеткі жағдайларға қарағанда көбірек даналық талап етеді.