Карбон - это широко известный композитный материал, который состоит из прочных углеродных нитей, армирующих полимерную матрицу. Правильно называть карбон углепластиком, а широко известное название относится скорее к жаргону. Но мы всё-таки будем сейчас использовать именно привычное слово "карбон" для простоты восприятия.
Карбон является современным и очень "модным" материалом. Из него делают буквально-таки... всё. Удочки, рамы велосипедов, кузова спортивных автомобилей, шлемы, лётные принадлежности, защитные пластины и даже батискафы. К слову, о трагедии такого карбонового батискафа я недавно рассказывал на канале и советую прочитать эту статью.
Естественно, что как и во всех других случаях, источники информации педалируют определенное направление мысли и тиражируют какое-то общее мнение. Согласно принятому курсу карбон - это супер-материал, который обладает космическими свойствами.
Вот только... Я уже много раз говорил, что в материаловедении и инженерных науках в целом нет понятия "хороший" или "плохой". Есть понятие "подходящий" под условия работы или нет.
Для каждого материала я смогу назвать вам такой скрытый фактор, который, на первый взгляд, спишет на нет все его великолепные достоинства. Вы скажите "Фу, что это за убожество"...
Но если изделие не сталкивается с губительными условиями работы, то и риска нет никакого. Поэтому, это палка о двух концах. Вполне можно сделать стакан хрустальным, если исходить из того, что он не должен ржаветь и продукт внутри не должен получать загрязнения от самого материала изготовления. Но при этом стакан не должен будет падать на пол.
Если вы откроете, например, описание карбона как материала на сайте какого-нибудь спортивного магазина, то вы узнаете, что это лёгкий прочный материал, который не подвержен коррозии и способен выдерживать феноменальные нагрузки на разрыв. Что, в общем-то, и правда.
Вот только...Мне тут всегда вспоминается шутка... Сообщение в СМИ: Ученые заявили, что их исследования не имеют никакого смысла. Оригинальная фраза ученого: Наши исследования не имеют никакого смысла, если вырвать их из контекста общего направления работы.
Примерно также и с углепластиком.
Полезно тут себе представить физику самого карбона. Если отбросить все красивые определения...То это прочная тряпка, пропитанная клеем 😆
Это и правда отличный материал. Но у него есть одна нехорошая черта. Он накапливает усталостные микроразрушения и в какой-то момент времени излом происходит стихийно. Поэтому, карбоновая велосипедная рама способна прекрасно работать десятки лет, а потом, за один неудачный прыжок, может сломаться сразу в трёх местах. Именно поэтому и широко известный аппарат Титан прекрасно выдержал несколько глубоководных погружений, а потом сложился, как бумажный стаканчик.
Происходит это из-за специфического устройства самого материала. Есть армирующие волокна и есть матрица, которую армируют.
Прочность конструкции обеспечивается симбиозом этих нитей и их окружения. Полимерная матрица, как правило, обладает свойствами, схожими со свойствами затвердевшей эпоксидной смолы. Она, как вы помните, склонна к растрескиванию при циклических и знакопеременных нагрузках.
Если сильно упростить восприятие вопроса, то с каждым новым использованием в изделии появляется микро-микро-трещина.
За общее время эксплуатации микротрещин становится всё больше. Они перерастают в макро и, согласно принятой теории разрушения, вдруг становятся изломом. Эту проблему пробовали решать разными способами, но, к сожалению, её "следы" пока ещё остаются. Наверное те, кто любит активный отдых помнят, что раньше недорогие карбоновые изделия буквально плавились на солнце в горах. Это была попытка сделать матрицу материала более пластичной и исключить накопление трещин.
Есть ещё и углеродные нити. Можно понадеяться на них. Эта штука весьма забавная. Они способны обеспечивать огромные прочностные характеристики. Но только при равномерной распределении нагрузки по всей матрице. Когда появилась трещина, то нить может порваться локально. Не нужно ожидать, что часть рамы повиснет на одних только нитях. Нити, вероятнее всего, тоже порвёт. Но если даже они и выдержат разрушение всей конструкции, то факт того, что ваш рулевой стакан вдруг повиснет на верёвках, мало утешает 😆
Можно ли сказать, что карбон - плохой материал? Конечно нет! Это уникальный материал с кучей полезных свойств.
Скажем, карбоновый велосипедный шлем будет легче аналога в два раза, а прочнее почти в шесть раз. Но есть вот такая интересная специфика, о которой полезно и интересно узнать. Следует добавить, что современный углепластик становится всё более качественным и надежным.
---
⚡ Подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи!
📟 Ещё больше интересных статей в блоге на моем сайте!
👉💖 Ставьте лайки материалу, чтобы поддержать проект.
✅ Подписывайтесь и обязательно читайте статьи целиком!