После публикации на канале статьи, затрагивающей тему развития композитных материалов и предстоящей выставки WorldAtomicWeek (WAW), посвящённой атомной промышленности (статья здесь), один из читателей задал пару интересных вопросов. Во-первых, где в атомной энергетике широко используются углеволокно? И во-вторых, как заменить связующее в композите стекловолокном?
Озадаченный этими вопросами, я решил обратиться к главному разработчику и создателю композитного материала карбона, также известного, как углеволокно, углепластик, - компании "Композитный дивизион", входящей в ГК "Росатом". И там мне удалось узнать массу интересного. Изначально я обещал бдительному читателю уточнить эти вопросы непосредственно у участников выставки WAW, но не смог удержаться и немного поторопился с поиском ответов.
Карбон.
Этот композитный материал, в основе которого лежит углеродное волокно, обладает повышенной прочностью. Как оказалось, производители различают карбон по типам прочности, называя их вполне понятными названиями - прочный, сверхпрочный и т.д.
По словам представителей "Композитного дивизиона", скачок развития и производства углеволокна пришёлся на 2016 год. В основе карбона лежит материал с очень сложным названием - полиакрилонитрил.
Я не химик, и, не понимая значения этого слова, а уж тем более его химического состава, обратился за помощью - к специалистам "Композитного дивизиона", которые мне простыми словами объяснили, что полиакрилонитрил - это такое волокно, которое делают из природного газа.
Затем из этого волокна плетут нити под названием "углеродные волока", а затем из них сплетают обычную ткань. После чего эту ткань усиливают связующем материалом. Весь процесс на разных своих этапах подвергается термообработке, иногда достигающей 3000 °C. В результате получается сверхпрочный материал - прочнее стали, устойчивый к деформациям, воздействию магнитного поля и коррозии. К тому же он гораздо легче, чем металл.
В результате карбон стали использовать во многих отраслях - от производства корпусов разной электроники, например, чехлов и тыльных панелей смартфонов, до атомной и аэрокосмической.
Для ознакомления, представители "Композитного дивизиона" перечислили название отраслей, где используется углеволокно. Вот они:
- авиастроение,
- автомобилестроение,
- атомная промышленность,
- аэрокосмическая отрасль,
- ветроэнергетика,
- строительство,
- судостроение,
- баллоны под давлением,
- медицина,
- дизайн,
- спорт и досуг (ожидаю увидеть на выставке карбоновый велосипед).
Итак, мы подошли к ответу на первый вопрос, заданный бдительным читателем.
Где в атомной промышленности применяют углеволокно?
В моём понимании, как человека, ставшего свидетелем катастрофы Чернобыльской АЭС, атомная станция должна быть сверхпрочным и сверхзащищённым объектом.
Чтобы обеспечить надёжность объектов атомной станции стали использовать композитные материалы. Они сверхпрочные, способны выдержать невероятно высокое давление и какие-то запредельные температуры. Карбон используют не только при строительстве новых станций, но и при ремонте. Ко всему прочему, углеволокно не ржавеет, отлично переносит перепады влажности, на него не действует магнитное поле и сверхнизкие температуры, а значит оно более надёжно, чем металл и из него можно строить атомные станции в любой точке планеты Земля.
Для полноты картины, специалисты из "Композитного дивизиона" поделились таблицей сравнения прочности различных материалов.
В заключение, представитель "Композитного дивизиона" Госкорпорации "Росатом" сказал, что организация ко всему прочему проектирует и выпускает ткани на основе углеволокна, ориентируясь на частного потребителя. Видимо, "Росатом" скоро всех нас оденет в сверхпрочную одежду. Интересно, форму для солдат уже создают из такой ткани? Но этот вопрос я оставил до предстоящей выставки.
Перепреги.
Есть такой композитный материал на основе углеродного волокна, где в качестве связующего могут использоваться очень разные материалы, не только эпоксидная смола. Всё зависит от места применения композита. Пусть это будет ответом на второй вопрос. Более точно узнать ответ на вопрос - "как заменить связующий материал в углеволокне", я постараюсь на предстоящей выставке WAW.
Статья подготовлена в рамках проекта Дзен "Неделя атомной промышленности (WAW) в Москве".