Oglekļa šķiedra ir augstas stiprības, viegls materiāls, kas sastāv no oglekļa atomiem. To plaši izmanto kosmosa, automobiļu ražošanas, sporta aprīkojuma un citās jomās, pateicoties izcilajām mehāniskajām īpašībām un ķīmiskajai izturībai. Tomēr oglekļa šķiedras veiktspēja augstas temperatūras vidē atšķiras no tās veiktspējas istabas temperatūrā. Šeit ir dažas no galvenajām oglekļa šķiedras fiziskajām izmaiņām augstā temperatūrā:
Stiprības un moduļa izmaiņas
1. Stiprības samazināšana: temperatūrai paaugstinoties, oglekļa šķiedras stiprums pakāpeniski samazināsies. Tas ir tāpēc, ka augsta temperatūra izraisīs oglekļa šķiedras mikrostruktūras iznīcināšanu un savienojošās plēves uz šķiedras virsmas sadalīšanos, tādējādi samazinot tās kopējo izturību.
2. Moduļa samazināšana: Oglekļa šķiedras modulis (elastības modulis) arī samazināsies, palielinoties temperatūrai. Šīs izmaiņas ir saistītas ar izmaiņām tās mikrostruktūrā un deformācijas mehānismā.
Termiskās izplešanās koeficienta izmaiņas
Oglekļa šķiedras termiskās izplešanās koeficients palielinās augstā temperatūrā. Šīs izmaiņas var izraisīt izmēru stabilitātes problēmas, jo īpaši precīzās lietojumprogrammās. Termiskās izplešanās koeficienta palielināšanās nozīmē, ka materiālam ir lielāka iespēja deformēties, mainoties temperatūrai.
Termiskās sadalīšanās un oksidācijas reakcijas
1. Termiskā sadalīšanās: oglekļa šķiedras tiks pakļautas termiskai sadalīšanai ārkārtīgi augstā temperatūrā (vairāk nekā 2700-3000 grādi). Šīs reakcijas rezultātā oglekļa šķiedra pakāpeniski zaudēs spēku un stingrību.
2. Oksidācijas reakcija: Augstas temperatūras vidē, īpaši skābekļa klātbūtnē, oglekļa šķiedras tiks pakļautas oksidācijas reakcijai. Šī reakcija vēl vairāk vājinās oglekļa šķiedras mehāniskās īpašības.
Īpaši apsvērumi lietošanas jomās
Sakarā ar oglekļa šķiedras veiktspējas izmaiņām augstās temperatūrās, tās izmantošanai noteiktās lietošanas jomās jāpievērš īpaša uzmanība:
1. Kosmoss: komponentiem, piemēram, kosmosa kuģiem un aeronautikas dzinējiem, ir jādarbojas augstas temperatūras vidē, tāpēc oglekļa šķiedras izmantošanai ir jāņem vērā tās veiktspējas izmaiņas augstā temperatūrā.
2. Automobiļu ražošana: Oglekļa šķiedru plaši izmanto vieglo konstrukciju projektēšanā automašīnu ražošanā, bet augstas temperatūras vidē tās veiktspējas izmaiņas var ietekmēt tās pielietojuma efektu.
3. Kodolenerģijas joma. Kodolenerģijas jomā oglekļa šķiedru izmanto radioaktīvo atkritumu apstrādē un atomelektrostacijas komponentu ražošanā. Lielāka kodolavāriju radītā kaitējuma dēļ liela uzmanība ir pievērsta arī oglekļa šķiedras veiktspējai un pielietojuma izmaiņām augstas temperatūras vidē.
Secinājums
Rezumējot, oglekļa šķiedras veiktspēja un pielietojums augstas temperatūras vidē ir ļoti ietekmēts. Izmantojot oglekļa šķiedru, ir pilnībā jāņem vērā tādi faktori kā temperatūra un vides spiediens, lai nodrošinātu, ka tā var darboties pēc iespējas labāk. Tajā pašā laikā turpmāka izpēte par oglekļa šķiedras veiktspēju augstā temperatūrā palīdzēs optimizēt tās pielietojumu dažādās jomās.
