Co je modul a aplikace vysokomodulových uhlíkových vláken v leteckém průmyslu?

Uhlíková vlákna se široce používají v letecké oblasti. Pokud jde o komponenty, uhlíková vlákna je obecný termín pro typ vlákna s obsahem uhlíku více než 95%, který má velmi vysoký specifický modul a specifickou pevnost. Mezi nimi vysokopevnostní uhlíková vlákna odkazují na vlákna s vysokou pevností (pevnost větší než 4.5GPa) a středním modulem (modul je obecně 230GPa až 310GPa), zatímco vysokopevnostní uhlíková vlákna má obsah uhlíku více než 98% a modul alespoň 370GPa, ale pevnost má tendenci být nízká. Pokud nemáte pojem o modulu a pevnosti, můžete to pochopit takto: tyč stejné tloušťky, s oběma stranami pevnými horizontálně, s vážnou hmotností visící uprostřed, v této době se střed tyče ohne dolů. Při stejné vážné hmotnosti, čím vyšší je modul tyče, tím méně se tyč ohne dolů. Jak pochopit sílu? Je to stále tato tyč, váha uprostřed se přidává na 50kg a tyč je zlomená. Pak 50kg dělená průřezovou plochou tyče je pevnost tyče.

Jsou silnější materiály pevnější?  

U konstrukčních materiálů to není tak jednoduché. Například, pokud byla budova používána po dlouhou dobu a některé trámy a sloupy jsou poškozeny, tuhost budovy bude špatná a tuhost zde odpovídá modulu. Pokud je tuhost konstrukce špatná, při stejných vnějších vibracích se rezonanční frekvence objektu sníží, takže je snadné rezonovat s vnějším zdrojem vibrací a vibrace rezonance je do určité míry škodlivé. Pro zlepšení tuhosti budovy je relativně jednoduchým způsobem zesílení, zahuštění sloupů a zvýšení tuhosti.

Totéž platí pro letecká vozidla.  

Aby střely, rakety a drony dosáhly svých cílů přesně a stabilně, je nutné zajistit stabilitu letadla během letu. To znamená, "tělo musí být pevné." Takže, jak to vyřešit? Jednou z metod je zhrušit strukturu a materiál těla projektilu by měl být vybrán s vysokým modulem a tlustým materiálem, aby odolnost proti deformaci byla silná. Nicméně, kosmické lodě musí být lehké, což je rozpor. V této době je nutné zvolit lehké a pevné materiály, jako je prášek uhlíkových vláken. V současné době mnoho modelů stále používá vysoce pevné uhlíkové vlákno, tj. uhlíkové vlákno s vysokou pevností a nízkým modulem. Protože tento typ uhlíkových vláken může splňovat požadavky na konstrukci. Nicméně v některých případech mají vysoce pevná uhlíková vlákna nadměrnou pevnost a nedostatečný modul. Například velká křídla poměru stran a nosné konstrukce vesmírných vozidel mají jednu věc společnou. Poměr štíhlosti konstrukce je velmi vysoký a je snadné vibrovat, když je narušena během letu. Když je frekvence vibrací blízko přirozené frekvenci konstrukce, dojde k rezonanci, která samozřejmě ovlivní stabilitu letadla. Za účelem omezení rezonance je nutné zvýšit přirozenou frekvenci nízkého řádu struktury, aby během letu nedošlo k žádné nebo méně rezonance. Pro zvýšení přirozené frekvence je nutné zvýšit tuhost konstrukce. Tyto aplikace proto kladou velmi vysoké nároky na konstrukční tuhost, stejně jako přísná hmotnostní a objemová omezení. V této době budou konstruktéři "pozvat" vysoce modulová uhlíková vlákna, aby se objevily. Použitím vysoce modulového uhlíkového vlákna lze tuhost konstrukce zlepšit a současně zajistit pevnost při omezené konstrukční hmotnosti, čímž je letadlo stabilnější. Proto můžeme říci, že je to vysoce modulové uhlíkové vlákno, které dává kosmické lodi její "ocelové kosti".