Классификация углеродного волокна: по прочности на растяжение и модулю упругости

Модуль упругости — это показатель упругости материала при растяжении, его значение представляет собой отношение силы, необходимой для растяжения единичной длины материала, к его поперечному сечению (выражается в M-значениях). Чем выше модуль растяжения, тем сильнее материал сопротивляется растяжению, то есть при внешнем воздействии его форму труднее изменить, и он может выдерживать большие растягивающие силы, что свидетельствует о лучших свойствах по прочности на растяжение.

Прочность на растяжение — это максимальное растягивающее напряжение, которое образец может выдержать при растягивающем испытании, обычно выражается в МПа (T-значение), до того, как образец разрушится. Внутреннее развитие технологий углеродного волокна в стране в основном сосредоточено на разработке и инженерном применении технологий производства углеродных волокон с более высокой прочностью (например, класса T1100) и более высоким модулем (например, класса M55).

Классификация углеродного волокна: большие пучки волокон имеют более низкую стоимость, малые пучки волокон обладают лучшими характеристиками

Углеродные волокна можно классифицировать на малые и большие пучки в зависимости от количества волокон. Малые пучки углеродного волокна достигли высоких уровней механических свойств и других показателей, но процесс их производства сложен и дорог. Они в основном применяются в высокотехнологичных областях, таких как аэрокосмическая и военная промышленность, а также в высококачественных спортивных товарах, таких как самолеты, ракеты, спутники, рыболовные удочки, клюшки для гольфа и теннисные ракетки. Напротив, большие пучки углеродного волокна обладают относительно более низкими характеристиками, но их производственные затраты также ниже, поэтому они обычно используются в базовых промышленных областях, включая лопасти ветряных турбин, укрепление зданий, автомобильную промышленность и сосуды для хранения водорода. По сравнению с малыми пучками волокон основное преимущество больших пучков углеродного волокна заключается в том, что они позволяют значительно увеличить производственную мощность по отдельной нити при тех же производственных условиях, что, в свою очередь, снижает производственные затраты. Их эффективность при укладке в составные материалы также выше, и производственные расходы снижаются на более чем 30%. Это помогает преодолеть ограничения по цене углеродного волокна и расширяет область его применения, создавая основу для более широкого использования углеродных волокон в композиционных материалах. Когда стоимость исходного сырья для больших пучков углеродного волокна снижается, затраты на обработку конечных продуктов также уменьшаются, что улучшает прибыльность. Таким образом, конкурентное преимущество цепочки поставок больших пучков углеродного волокна заключается в снижении затрат.