Гибридная ткань из углеродного волокна — не только для красоты! Какой именно лучший способ выбора между арамидным углеродом, стеклоуглеродом и металлическими филаментами

Гибридная ткань из углеродного волокна — не только для красоты! Какой именно лучший способ выбора между арамидным углеродом, стеклоуглеродом и металлическими филаментами

Углеродное волокно давно стало привычным явлением в современном мире промышленности и спорта, где ценятся экстремальные характеристики. Но замечали ли вы, что ткань из углеродного волокна не всегда бывает чёрной? Эти переплетённые жёлтые и серебристые нити — это не просто «внешняя привлекательность», но и проявление инженерного мастерства, способного превращать камни в золото. Сегодня мы подробно рассмотрим трёх звёздных представителей семейства смешанных тканей из углеродного волокна: арамид-углерод, стекло-углерод и металлическую нить (термостойкий ПЭТ), чтобы узнать, какими уникальными свойствами они обладают.

Зачем вообще смешивать разные волокна?

Чистая ткань из углеродного волокна обладает отличными характеристиками: высокой прочностью, высоким модулем упругости и малым весом, однако у неё есть и собственный «ахиллесова пята»: хрупкость, низкая ударная стойкость, электропроводность (в ряде случаев это недостаток) и высокая стоимость.
Основная идея гибридных технологий заключается в том, чтобы «взять лучшее от худшего». Путем совмещения углеродных волокон с другими волокнами, обладающими различными свойствами, создается композитный материал «1+1 > 2», отвечающий требованиям конкретных и сложных применений.

Три основных типа смешанных тканей

Смешанная ткань из углеволокна с Кевларом (углеволокно + волокно Кевлар)

Основные характеристики: золотое сочетание «прочности» и «жесткости». Углеволокно обеспечивает сверхвысокую прочность на растяжение и жесткость, арамидное волокно (широко известное как «Кевлар») придает материалу отличную устойчивость к ударным нагрузкам и вязкость разрушения, решая проблему склонности чистого углепластика к хрупкому разрушению; вес всего лишь 1/5 от традиционной стали, при этом прочность в 3–5 раз выше, чем у стали; превосходная стойкость к химической коррозии и усталостным повреждениям.
Ключевое отличие: по сравнению с другими гибридными тканями, основное преимущество ароматической углеродной ткани — «ударопрочность + высокая вязкость разрушения», более высокое удлинение при разрыве (около 2,5%–3,0%, выше, чем у чистой углеродной ткани — 1,5%–2,0%), и она не склонна к разрушению при воздействии внешних сил.

Ткань из смеси углеродного волокна со стекловолокном (углеродное волокно + стекловолокно)

Основные характеристики: лидер по соотношению цена/эффективность, сбалансированная прочность и экономичность. Углеродное волокно обеспечивает структурную жесткость и несущую способность, стекловолокно снижает стоимость (его цена составляет лишь 1/3–1/2 от цены углеродного волокна), одновременно повышая коррозионную стойкость материала; прочность на растяжение немного ниже, чем у арамидно-углеродной ткани, но достаточна для большинства гражданских применений; лучшая светопроницаемость (может использоваться для прозрачных композитов), простота обработки, подходит для ручной укладки, формования и других методов производства.

Ключевое отличие: акцент на «низкой стоимости», несколько худшая ударопрочность по сравнению с арамидно-углеродной тканью, но прочность более чем на 40% выше, чем у чистой стеклоткани.

Углеродное волокно с металлизированными нитями (углеродное волокно + нить из ПЭТ)

Основные характеристики: ориентация на внешний вид, сохранение структурной прочности и легкости углеродного волокна. Металлические нити (по сути, термостойкий ПЭТ) также повышают износостойкость; жесткость близка к чистому углепластикату, обеспечивает различные визуальные эффекты, применяется в основном для внешних деталей, таких как поверхности ракеток пике и ручки удочек.

Ключевое отличие: главное различие с тканью из углеродного волокна с кевларом и тканью из углеродного волокна со стекловолокном заключается в «расширении визуальных эффектов», а не только в оптимизации прочности или стоимости.

Быстрый руководство по выбору

Для быстрого ознакомления мы подготовили простую сравнительную таблицу: