Важно знать, что внутри
Сегодня каждый из нас сталкивается с высокотехнологичными материалами и первым, что всплывает в памяти это понятие карбон (углеродистое волокно). Углеродистое волокно используется во многих сферах производства спортивных товаров, но зачастую они сделаны без соблюдения правил производства и не достойны, носить имя компонентов Hi-end класса. Во многих случаях карбон используется только, как маркетинговый трюк. В результате чего потребители могут найти огромное количество различных типов карбоновых продуктов, которые внешне выглядят одинаково, но имеют достаточно широкий диапазон качества. Очень хорошим примером является производство карбоновых велосипедных рам, где использование карбона позволяет освободить производителей от традиционного метода создания металлических рам, сварки и пайки труб.
При использовании карбона в создании велосипедных рам и компонентов, производитель должен соблюдать определенные требования производства, а также вес конструкции должен находиться в допустимых рамках. Чтобы сделать правильный выбор и иметь качественный, надежный, эффективный продукт из карбона, необходимо понимать, из чего он состоит. Так позвольте нам провести небольшой ликбез, что же такое карбон и с чем его едят.

Техника и технологии
Когда заходит разговор о композитных материалах, подразумевается, что материал состоит из двух или более компонентов. В отличие от металлов, композиты могут иметь структуру гораздо сложнее и при достижении конечной стадии продукта, становиться невозможным, отделить первоначальные компоненты. Примером композитного материала может служить соединение волокон и смолы (матрицы), которая связывает эти волокна. Задача смолы состоит в том, чтобы поддерживать волокна в заданном положении, другими словами, смола поддерживает форму, а волокна обеспечивают механические характеристики.
Существуют множество методов производства, как углеродистого волокна, так и различных смол. Углеродистые волокна производят из полимеров путем очищения (полимер – вещество с большой молекулярной массой, молекулы которого (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся группировок (мономерных звеньев), по происхождению полимеры подразделяются на природные и синтетические). Они могут быть однонаправленными, сплетенными или трехмерными (вложенные в полимерную матрицу).
Когда вы говорите о карбоновых полимерах, то должны знать технологию его производства. (карбон – производный от полиакрилонитрила - линейный полимер акрилонитрила, аморфное вещество белого цвета не размягчается почти до 230 С). Для очистки данного материала применяется много методов, один из которых нагревание в промышленных печах до огромных температур (пиролиз – необратимый термический процесс разложения веществ без окисления), а затем подвергают давлению и растяжению, чтобы создать волокна приблизительного одного размера 1 микрон в диаметре (данные волокна имеют чрезвычайно высокую осевую силу).
Эпоксидные смолы используются двух типов: термопласты и реактопласты. Термопласты все еще находятся в стадии разработки из-за их высокой стоимости. Чаще всего используют смолы реактопласты, которыми пропитывают углеродистые волокна, а после подвергают нагреванию. Процесс, когда волокно и смолу соединяют в матрице, называют полимеризацией.
Главной задачей инженера в создании эффективной конструкции из карбона, состоит в том, чтобы правильно использовать особенности однонаправленных карбоновых волокон, которые сопротивляются скручиванию только по оси, и правильно расположить их, в этом и кроется основа поведения структуры композитных материалов. С помощью композитов, вы можете придать трубе или любой другой структуре необходимые вам характеристики. У инженеров появилась уникальная возможность увеличивать торсионную жесткость или наоборот придавать мягкости на изгибе или комбинировать эти два свойства. Инженер определяет характеристики структуры, а не материал (анизотропия), при работе с металлом такое невозможно (анизотропия – зависимость физических свойств вещества от направления (в противоположность изотропии – независимости свойств от направления).