Углепластик в автомобилестроении - плюсы и минусы (карбон)

Последнее столетие или около того, легковые автомобили и грузовики преимущественно делали из одного материала: из стали.

Carbon fiber body Elise

Не трудно понять, почему - сталь относительно недорогая, ее очень много, из нее легко делаются детали сложных форм, и изделия из нее могут быть отремонтированы несложным набором инструментов.

Однако не так давно в автомобильной промышленности наблюдался всплеск использования альтернативных материалов. Наибольшей популярностью пользовался алюминий, из-за его легкости, прочности, и массовости. С другой стороны, он  требует гораздо больше энергии для производства и не так легко поддается обработке как сталь. Какие же еще альтернативы существуют?

Углепластик. Вы наверняка слышали про этот удивительный материал, который несомненно стал узнаваем за последние несколько лет, благодаря своему использованию в автомобильном мире. Углепластик легкий, прочный и из него можно сделать детали любых форм и размеров. Кроме того, выглядит он действительно здорово.

Что же такое  углепластик, он же карбон (carbon)?

Это состоящий из углеродного волокна и полимерных смол композитный материал. Волокна располагаются в матрице из полимерных смол (например эпоксидной). Углеродные волокна представляют собой тонкие волокна около 0.005-0.010 мм в диаметре, состоящие в основном из атомов углерода, соединенных вместе в микроскопические кристаллы, которые более или менее расположены параллельно длине оси волокна. Несколько тысяч волокон углерода скрученные в форме нитей могут быть использованы самостоятельно, или сплетены в ткань. Ткань из углеродного волокна тканей укладывается в нужную форму, как правило, вручную, после чего она запекается в полимере под давлением, и получается углепластик.

Так что же такого замечательного в углепластике?

Детали из него прочные и легкие, что идеально подходит для легковых и грузовых автомобилей (так же, как и для самолетов, лодок, и прочих транспортных средств), тоесть мы имеем на руках материал, который имеет хорошие аэродинамические свойства, достаточно безопасный, и легче чем сталь или алюминий. Как вы вероятно знаете, легкий автомобиль может использовать менее мощный двигатель, и как следствие - большую экономию топлива.

Почему бы не сделать все автомобили из углепластика?

Углепластик прочен и легок, но так же дорог в производстве и отнимает гораздо больше времени при изготовлении деталей по сравнению с другими конкурирующими материалами. Кроме того, сталь и алюминий можно относительно легко отрихтовать и отремонтировать после аварии (заварить например). Углепластик же при повреждении образует множество осколков, острых как бритва рваных краев, и так просто восстановить его не удастся.

Наконец, когда приходит время для замены автомобиля, существует целый ряд относительно простых шагов, которые могут быть предприняты для утилизации пластмассы, стали и алюминия. Углеплатик же не так легок и дешев в переработке и поэтому его вторичное использование под большим вопросом.

Итак, что же получается?

Углепастик будут продолжать использовать для суперкаров и гоночных автомобилей, благодаря его уникальным качествам. Тем не менее, пройдет еще немало лет, пока мы увидим его использование на серийных автомобилях. В то же время, технологии не стоят на месте, и возможно, скоро углепластик будет выглядеть как архаизм, так и не попадя в массовое производство.