Termoplastiskās oglekļa šķiedras priekšrocības un virzieni jūrniecībā.
Zemi, no kuras mēs esam atkarīgi, lai izdzīvotu, klāj aptuveni 70% ūdens, tostarp okeāni, līči, ezeri un citas ūdenstilpes. Daži pētījumi liecina, ka mēs esam cēlušies no okeāna, kurā ir arī neiedomājami daudz resursu. Lai attīstītu un iegūtu šos resursus no okeāna, ir nepieciešamas ne tikai progresīvas tehnoloģijas un aprīkojums, bet arī dažādi materiāli ar spēcīgu ūdensizturību un izturību pret koroziju.
Tradicionālie metāla materiāli, piemēram, tērauds un alumīnija sakausējumi, ilgstoši tiek izmantoti jūras vidē, saskaroties ar korozijas un rūsas problēmu. Turklāt šiem metāliem ir augsts blīvums, kas rada ievērojamas problēmas apstrādē un augstākas transportēšanas izmaksas. Turklāt apkope un nomaiņa var būt arī diezgan sarežģīta. Stikla šķiedras un oglekļa šķiedras kompozītmateriālu ieviešana jūras inženierzinātnēs ir tālredzīga un praktiska iniciatīva.
Pašlaik termoreaktīvos oglekļa šķiedras materiālus arvien vairāk izmanto tādās jomās kā jūras kabeļi, pietauvošanās sistēmas, turbīnu lāpstiņas, spiedtvertnes un iekārtu remonts. Pateicoties oglekļa šķiedru tehnoloģiju attīstībai, termoplastiskās oglekļa šķiedras ir pārgājušas no koncepcijas uz realitāti, piedāvājot visaptverošas veiktspējas priekšrocības salīdzinājumā ar termoreaktīvo oglekļa šķiedru. Paredzams, ka nākotnē tie darbosies vēl labāk jūras lietojumos.
Termoplastiskās oglekļa šķiedras priekšrocības jūrniecībā
1.Mehāniskās īpašības: Mehāniskās īpašības ietver tādus parametrus kā stiepes izturība, stiepes modulis, lieces izturība un bīdes izturība, kas atspoguļo dažādas materiāla kopējās veiktspējas dimensijas. Piemēram, CF/PEEK stiepes izturība ir līdz 1900 MPa, stiepes modulis līdz 110 GPa, lieces izturība līdz 125 MPa, spiedes izturība līdz 1000 MPa un bīdes izturība līdz 1900 MPa. 75 MPa, demonstrējot izcilu veiktspēju salīdzinājumā ar citiem kompozītmateriāliem.
2. Izturība pret koroziju: Oglekļa šķiedra var normāli darboties 50% sālsskābē, sērskābē un fosforskābē, nedeformējot vai nesabojājot. Sveķu matricas izturība pret koroziju termoplastisko oglekļa šķiedru kompozītmateriālos ievērojami atšķiras atkarībā no izmantotā sveķu veida, un poliētera ētera ketonam (PEEK) ir laba izturība pret koroziju. Turklāt pareizas apstrādes metodes zināmā mērā var uzlabot termoplastisko oglekļa šķiedru izturību pret koroziju. Virsmas apstrāde var uzlabot kompozītmateriālu saskarnes stiprību, samazināt porainību un struktūras defektus, apgrūtinot korozīvo vielu iekļūšanu un izkliedi.
3. Ūdensizturīgs un mitrumizturīgs: Termoplastisko sveķu matricām parasti ir zema mitruma absorbcija, kas palīdz novērst mehānisko īpašību pasliktināšanos mitruma iedarbības dēļ. Termoplastisko oglekļa šķiedru kompozītmateriālu ražošanas procesos bieži tiek izmantotas tādas metodes kā presēšana vai iesmidzināšana, kas salīdzinājumā ar termoreaktīvajiem kompozītmateriāliem var nodrošināt konsekventāku un vienmērīgāku materiāla veiktspēju, tostarp ūdensnecaurlaidīgas un mitrumizturīgas īpašības.
Termoplastiskās oglekļa šķiedras priekšrocības jūrniecībā
1.Mehāniskās īpašības: Mehāniskās īpašības ietver tādus parametrus kā stiepes izturība, stiepes modulis, lieces izturība un bīdes izturība, kas atspoguļo dažādas materiāla kopējās veiktspējas dimensijas. Piemēram, CF/PEEK stiepes izturība ir līdz 1900 MPa, stiepes modulis līdz 110 GPa, lieces izturība līdz 125 MPa, spiedes izturība līdz 1000 MPa un bīdes izturība līdz 1900 MPa. 75 MPa, demonstrējot izcilu veiktspēju salīdzinājumā ar citiem kompozītmateriāliem.
2. Izturība pret koroziju: Oglekļa šķiedra var normāli darboties 50% sālsskābē, sērskābē un fosforskābē, nedeformējot vai nesabojājot. Sveķu matricas izturība pret koroziju termoplastisko oglekļa šķiedru kompozītmateriālos ievērojami atšķiras atkarībā no izmantotā sveķu veida, un poliētera ētera ketonam (PEEK) ir laba izturība pret koroziju. Turklāt pareizas apstrādes metodes zināmā mērā var uzlabot termoplastisko oglekļa šķiedru izturību pret koroziju. Virsmas apstrāde var uzlabot kompozītmateriālu saskarnes stiprību, samazināt porainību un struktūras defektus, apgrūtinot korozīvo vielu iekļūšanu un izkliedi.
3. Ūdensizturīgs un mitrumizturīgs: Termoplastisko sveķu matricām parasti ir zema mitruma absorbcija, kas palīdz novērst mehānisko īpašību pasliktināšanos mitruma iedarbības dēļ. Termoplastisko oglekļa šķiedru kompozītmateriālu ražošanas procesos bieži tiek izmantotas tādas metodes kā presēšana vai iesmidzināšana, kas salīdzinājumā ar termoreaktīvajiem kompozītmateriāliem var nodrošināt konsekventāku un vienmērīgāku materiāla veiktspēju, tostarp ūdensnecaurlaidīgas un mitrumizturīgas īpašības.
3.Lietošana spiedtvertnēs: Spiediena tvertnes ir zemūdens ierīču, piemēram, zemūdens kuģu un planieru, galvenās sastāvdaļas. Šo tvertņu galvenais projektēšanas mērķis ir panākt pietiekamu konstrukcijas mehānisko veiktspēju, vienlaikus samazinot svaru. Termoplastiskās oglekļa šķiedras izmantošana spiedtvertnēs var nodrošināt tādas priekšrocības kā lielāks darbības dziļums, vieglāks svars un zemāks īpatnējais svars visai struktūrai.
4. Pielietojums jūras tīras enerģijas konstrukcijās un iekārtās: Ķīnai, kuru abās pusēs papildina jūras, ir bagātīgi jūras vēja resursi. Vēja enerģijas ražošana ir tīra un videi draudzīga jauna enerģijas nozare, un šajā jomā ir ievērojams pieprasījums. Vēja turbīnu lāpstiņu ražošana lielā mērā ir atkarīga no oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem. Tiek lēsts, ka līdz 2025. gadam pieprasījums pēc oglekļa šķiedras vēja enerģijas nozarē varētu pārsniegt 93, 000 tonnas, un termoplastiskajai oglekļa šķiedrai var būt papildu loma šī pieprasījuma apmierināšanā. Termoplastisko oglekļa šķiedras kompozītmateriālu stingrība ir 2 līdz 3 reizes lielāka nekā stikla šķiedras kompozītmateriāliem, savukārt to blīvums un masa kopumā ir salīdzināmi, tāpēc tie ir piemēroti turbīnu vidusdaļu ražošanai.
5.Pielietojums jūras konstrukciju remontā un pastiprināšanā: Jūras struktūras darbojas sarežģītā un skarbā jūras vidē, pastāvīgi pakļautas ekspluatācijas slodzei un vides spriedzei. To kalpošanas laikā neizbēgami var rasties strukturāli defekti, piemēram, noguruma plaisas un korozijas problēmas. Termoplastiskās oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ar to zemo blīvumu, augstu izturību, izturību pret koroziju, vieglu konstrukciju, labvēlīgu noguruma veiktspēju un netraucētu ietekmi uz konstrukcijas integritāti ir plaši izmantoti jūras konstrukciju remontā un pastiprināšanā.
Okeānos slēptie resursi ir milzīgi, un pašreizējās cilvēka tehnoloģiskās iespējas vēl nav pietiekamas rūpīgai un plašai izpētei. Iepriekš trūka materiālu un tehnoloģiju, tagad mums ir augstas veiktspējas materiāli, piemēram, oglekļa šķiedra, kā arī metodes, kas spēj izturēt milzīgo spiedienu, kas sastopams zem ūdens. Pastāvīgi attīstoties tehnoloģijām un materiāliem, centieni "sasniegt mēnesi debesīs un sagūstīt bruņurupučus no okeāna dzīlēm", visticamāk, kļūs par realitāti.
