Что такое карбон


это... Карбон: описание, сфера применения, особенности и отзывы

Передовые технологии на сегодняшний день регулярно вносят в нашу жизнь множество различных новинок, способных значительно упростить ее или же повысить ее качество. В особенности это касается создания новейших разработок химической промышленности, продукты которой находят свое применение практически в каждой отрасли человеческой деятельности. Одним из таких ноу-хау сейчас является материал карбон. О нем мы и поговорим максимально подробно в статье.

Определение

Карбон - это по своей сути углепластик, то есть композиционный, имеющий иного слоев материал. Проще говоря, углеродные волокна в виде полотна, оболочка которого, в свою очередь, выполнена из термореактивных, полимерных смол. Собственно, карбон - это сегодня почти все композитные материалы, несущая основа которых представлена в форме волокон углерода. Однако при этом связующими элементами могут быть разные вспомогательные составляющие.

Стоимость

Карбон- это очень дорогостоящий конечный продукт, стоимость которого определена внушительной долей ручного труда и сложным в целом техническим процессом. Чтобы понять, насколько дорог карбон, сравним его себестоимость со сталью. Так, если один килограмм стали обойдется производителю примерно в 1 доллар, то такой же вес карбона в 20 раз дороже. Снизить же себестоимость углепластика можно лишь путем внедрения полной автоматизации процесса его создания.

Сфера применения

Изначально карбон - это материал, который создавался для космических аппаратов и автомобилестроения. Однако со временем благодаря своим уникальным эксплуатационным показателям (малый удельный вес, высокая прочность) он нашел применение и в других сферах таких, как:

- Самолетостроение.

- Изготовление разнообразного спортивного инвентаря, удочек для рыбной ловли, шлемов.

- Производство медицинской техники и прочее.

Особые свойства

Изучая, что такое карбон отметим его основные позитивные качества. Изделия из этого материала можно формовать практически в любой конфигурации. А все потому, что углеродное полотно обладает очень высокой гибкостью, обеспечивающей, в свою очередь, оптимальный раскрой и резку. При этом следует обязательно пропитать готовый продукт эпоксидной смолой. Полученные таким образом изделия можно без проблем шлифовать, полировать, красить и даже наносить на них флексопечать.

Отличительные особенности

Продолжая рассматривать, что такое карбон (karbon) укажем его уникальные характеристики. Для всех видов этого углепластика общим является применение армирующего элемента - углеродных волокон, толщина которых находится в пределах 0,005-0,01 миллиметра, прекрасно работающих на растяжение, но не переносящие изгиб и кручение. Именно поэтому карбон- это материал, который эксплуатируют в виде полотна.Для дополнительного армирования очень часто используют каучук, который и придает углепластику серый оттенок.В целом же, карбон характеризуется износостойкостью, прочностью, жесткостью и малым удельным весом. Плотность его составляет от 1450 кг/м куб. до 2000 кг/м куб.

Тонкости технологии изготовления

Волокна из нитей углерода получают на воздухе в процессе термической обработки. То есть происходит окисление органических или полимерных нитей на протяжении суток при температуре 250 градусов Цельсия. Затем проводится карбонизация - нагревание полученных волокон в среде инертного газа в температурном диапазоне 800-1500 градусов для подготовки молекулярной структуры к оптимальной. Далее следует графитизация в этой же среде, но уже при температуре до 3000 градусов. Данный процесс может повториться несколько раз для повышения концентрации углерода до 99%.

Форма выпуска

Волокна карбона могут быть как короткими, резаными, так и в виде непрерывных нитей на бобинах. Но, как уже было сказано выше, карбон обладает плохой устойчивостью к изгибу, то углеродное волокно зачастую формируют в полотно,называемое Carbon Fabric. Причем получается оно в виде разнообразных плетений: елочка, рогожка и прочее. Бывает, что волокна просто перехватывают до заливки смолой довольно крупными стежками.Несущей основой чаще всего являются эпоксидные смолы, в которых послойно укладываются волокна карбона. Лист толщиной 1 миллиметр содержит в основном три-четыре таких слоя.

Достоинства

Карбон обладает целым спектром неоспоримых преимуществ, среди которых следует указать:

- Малый удельный вес. Даже алюминий тяжелее описываемого материала на 20%.

- Карбон, сочетающий в себе углерод и кевлар, лишь чуть-чуть тяжелее аналога с резиной, однако гораздо прочнее, а под воздействием ударной нагрузки лишь крошится, но не разлетается на мелкие частицы.

- Устойчив к высоким температурам. Карбон выдерживает до 2000 градусов Цельсия.- имеет хорошую теплоемкость и отлично гасит вибрацию.

- Устойчив к явлению коррозии.

- Имеет высокий предел упругости и предел прочности на разрыв.

- Обладает эстетичным внешним видом и декоративностью.

Недостатки

Вместе с тем карбон по сравнению с металлическими изделиями отличается таким негативными качествами:

- Высокой чувствительностью к точечным резким ударам.

- Сложностью реставрации при возникновении сколов, сломов и различных царапин.

- Выгоранием и выцветанием под воздействием ярких солнечных лучей. Именно поэтому все вещи из карбона специально покрывают лаком или же эмалью.

- Достаточно длительным производством изделий, требующим значительных затрат времени.

- Проблемами с утилизацией и повторным использованием. В зонах непосредственного контакта с металлом начинается его коррозия, поэтому в данных точках закрепляют специальные вставки из стекловолокна.

Мнение пользователей

В заключение отметим отзывы людей об описываемом в статье продукте промышленности. Итак, что такое карбон? Материал этот, как утверждают многие пользователи, очень хорош благодаря своей прочности, но при этом легкости. В особенности это оценили рыбаки, которые уже давно пользуются удочками, в основе многих из которых лежит именно карбон. Само собой, помимо этого, такие удочки еще хороши и тем, что они обладают большой долговечностью, ведь они еще характеризуются и повышенной износостойкостью.

Карбоновые удилища. Вся правда о карбоне

В последнее время, как только заходит речь об удилищах, сразу же вспоминают про различные аббревиатуры, которые характеризуют карбон, из которого сделаны удилища. 1К, 2К, 3К. «Это удилище из высокотехнологичного карбона», «Высококачественный карбон, делает удилище..», «Карбон, из которого сделан бланк, отвечает самым высоким требованиям» и так далее, и так далее. А что же скрывается за всей этой маркетинговой терминологией?

Что такое карбон?

Карбон — углерод, представляющий собой полимерный композиционные материал из переплетенных нитей углеродного волокна, расположенных в матрице из полимерных смол. Отличается высоко прочностью и малой массой. Зачастую гораздо прочнее стали, но в разы легче. По удельным характеристикам превосходит многие высокопрочные стали.

Но отойдем в сторону от точных определений. Самое главное, что вы должны понимать в карбоне, что его на самом деле существует два вида: чистое углеродное волокно (оно же carbon fiber) и углепластик (полимер, усиленный углеродным волокном — carbon fiber reinforced polymer). Оба этих материала в быту называют карбоном, что, в конечном итоге, привело к тому, что понятия стали путать между собой.

Практически весь карбон, из которого делаются удилища получается из полиакрилонитрила (сокращенно ПАН) при помощи окислительного пиролиза и последующей обработки в инертном газе. Нити углерода получаются очень тонкие (ориентировочно 0,005-0,10мм в диаметре), сломать их очень просто, а вот порвать очень сложно. Из этих нитей и сплетаются ткани, из которых затем делаются бланки для удилищ.

Почему карбон так удобен для производстве удилищ?

Использование карбона позволяет достигнуть высокой прочности удилища, жесткости, при очень малом весе. Дело в том, что карбон является материалом, механические свойства которого зависят от направления волокон. Комбинируя их в различных направлениях, можно добиваться оптимальных характеристик различных изделий, будь то удилища или любое другой изделие. То есть, характеристики бланка зависят напрямую от того плетения, на которое пал выбор разработчиков удилища. Карбон позволяет добиться практически любой формы изделия, именно поэтому у инженеров куда больше возможностей и свободы в создании «идеального» удилища.

Из какого карбона лучше всего покупать удилища?

Это очень сложный вопрос. Определить на глазок что за карбон перед вами очень тяжело. Производители могут написать всякое. Единственный совет, который точно можно дать — это избегать различных дешевых «трехкопеечных» бланков непонятного производства. Остается только гадать откуда производитель берет этот материал. А самое главное, большинство рецептов карбонового волокна являются частной собственностью (запатентованными) и просто так ни одна фирма не расскажет вам состав.

Точно так же не стоит доверять различным рекламным лозунгам, что такая-то компания использует «особенный», «исключительный», «высокотехнологичный» и так далее карбон. Правда состоит в том, что две трети мирового рынка по производству карбона принадлежат трем японским фирмам — Toray (30%), Mitsubishi (18%), Toho (18%). За ними расположились такие фирмы, как венгерская Zoltek (17%), немецкая Hexcel (7%), американская Cytek (3%), на всех остальных приходится в общей сложности еще 6%.

Всего в год производится порядка 43,5 тысяч тонн карбона. Из них 41% — потребляет авиация, космическая и военные промышленности. 17% — спорт, 12% — строительство 12% — различные нужды, по 5%-6% автомобилестроение, гражданская инженерия и так далее. Не будем тонуть в цифрах.

Важно, что из всего оборота на спорт, рыбалка забирает не более 2-3%. Теперь вдумайтесь — если вы владеете инфраструктурой, позволяющей исследовать новые виды карбоновых волокон, чем вы займетесь — производством деталей для космической промышленности или для удилищ? Будете работать с 41% рынка или сосредоточитесь на двух процентах даже не от общего рынка, а от 1/5 этого рынка? Ответ очевиден, поэтому искренность заявлений производителей рыболовных аксессуаров касательно «уникального карбона» вызывает большие подозрения. Мы не беремся утверждать, правда это или нет. Мы просто даем пищу для размышлений.

Характеристики карбона

При получении карбона из поликарилонитрила, под микроскопом полученная нить будет напоминать ствол дерева. Плотный в центре, с шероховатой корой снаружи. Если продолжать очищать нить от «коры», то получится нить меньшего диаметра, но большей плотности. Соответственно на одну и ту же единицу площади поместится большее количество таких нитей, что позволит добиться не меньшей жесткости, но гораздо уменьшить вес. Производство таких тонких волокон сопряжено с большими издержками, потому что волокно получается хрупким и использовать его необходимо с большой осторожностью. Отсюда и высокая стоимость такого карбона. Однако очень эластичный карбон является очень хрупким материалом. Поэтому инженером постоянно приходится ломать голову, чтобы найти оптимальный баланс между прочностью и эластичностью. Это достигается уже при помощи рецепта карбонового волокна, в котором комбинируют несколько слоев карбона с различными характеристиками. Каждая такая комбинация и есть главная тайна и секрет любого удилища, да и просто изделия.

Теперь стоит поговорить о самых наших любимых характеристиках — 1К, 2К, 3К, которыми часто маркируют карбон. Подобная маркировка относится к плетению углеродного волокна. Нити собирают в полоски и эти полоски переплетают друг с другом. 1К означает, что в полосе 1000 нитей, 2К — 2000 нитей, а 3К — 3000 нитей. На самом деле эта характеристика никаким образом не является признаком тех или иных свойств самого волокна. Важно не количество нитей в полосе, а то, каким образом плетутся эти полосы, и из какого состава-рецепта сделаны волокна. А это уже зависит от производителя.

Вернемся к мировому рыболовному рынку!

Здесь все сурово. Подавляющее большинство удилищ, которые сегодня продаются в магазинах изготовлены в Азии, на фабриках, каждая из которых обслуживает сразу несколько брендов. Современные бренды, причем не только в рыболовной индустрии, в большинстве своем являются самыми настоящими маркетинговыми и инженерными центрами, но не производителями. Они заключает контракты с так называемыми Original Equipment Manufactures, если говорить по-русски, посредниками, отсылают им дизайн и желаемые характеристики, которые они хотят получить на выходе, а уже OEM несет ответственность за производство. Такие фабрики отправляют готовые удилища, на которых стоит Made in China, или же могут отправить удилище, которое будет еще доведено до ума. Во втором случае вы можете зачастую видеть заветные Made in UK, Made in Germany и так далее.

Вполне распространенная практика, когда сразу несколько компаний работает с одной и той же фабрикой. Но также и бывает масса случаев, когда один бренд работает с несколькими OEM, когда хочет производить несколько видов удилищ.

Но это вовсе не означает, что вас обманывают. Как раз нет. Ведущие бренды отдают процесс производства карбоновых удилищ в руки профессионалов, которые занимаются только плетением карбоновых волокон и изделиями из карбона. Конечно, это все стоит денег, и увеличивает цену исходного продукта. Теперь представим ситуацию, когда вы покупаете вроде бы карбоновое удилище, которое стоит ну совсем дешево.

Сразу можете убрать отсюда работы по инженерным расчетам и дизайнеров. Вам просто продают готовую, стандартную заготовку, уберите затраты на маркетинговые исследования и сертификацию производства (самый главный признак отсутствия контроля качества) и так далее.

Репутационные риски заставляют известные бренды подходит крайне ответственно к вопросу качества, тогда как никому неизвестные производители подобных рисков вообще не имеют. Ну закрыл ты эту фирму, открыл завтра новую. Вот и все дела. Вы никогда не узнаете какие конкретно материалы были использованы, какая смола, что ожидать от удилища. Если вы считаете данный риск оправданным низкой ценой, конечно, покупайте. Но разве много у нас людей осознают эти риски? Надеемся, что после прочтения данной статьи, их число хотя бы немножко увеличится.

Полное или частичное копирование без согласования с редакцией портала запрещено

Что такое карбон

Что такое карбон?

Карбон – это техническая ткань, состоящая из тысяч переплетенных между собой углеродных волокон, образующих ту самую ткань. Карбон выпускается в виде тканей с самыми разнообразными переплетениями в зависимости от целевого применения и является всего лишь одной частью конструкционных материалов, включающих в себя много частей, которые известны всем, как композитные материалы. Композиты производятся из составляющих, которые объединяют в себе качества разных материалов, а целью является отсутствие жесткости или получение прочности. В случае с карбоном, стекловолокном, Кевларом или другими аналогичными тканями, композитный материал, о котором идет речь, носит название «FRP» (Fiber Reinforced Polymer – полимер, армированный волокнами). В производстве такого полимера ткань используется для того, чтобы «усилить» конструкционную жесткость смолистого подслоя. Смола обеспечивает прочность композита, а карбон добавляет структурную целостность пластику, который в ином случае будет хрупким.

Как производится карбон?

Карбон (углеволокно), как видно из его названия, это ткань, состоящая только из угля и не имеющая иных элементов в своем составе. Но начинать производство просто с карбона и с создания ткани с переплетениями волокон было бы настоящим, но труднодостижимым, подвигом. Вместо использования карбона в качестве сырья, заводы по производству текстиля начинают с пластмасс с более сложным молекулярным составом, где толщина нити меньше толщины человеческого волоса. Затем требуется выполнить ряд определенных действий, начиная от термообработки и заканчивая химической обработкой. Окончательным результатом этих сложных процессов является доводка состава полимерных материалов до его самой эмпирической формы – формы чистого карбона.

Карбон часто замеряется и продается с ориентиром на несколько критериев, на тип плетения волокон, на абсолютные значения (измерение прочности отдельно взятого волокна) и вес ткани. Все замеры идут в унциях на квадратный ярд, плюс указывается количество волокон (обычно в диапазоне от 3 000 до 12 000 волокон).

Какие существуют типы переплетения?

Однонаправленное плетение:

Однонаправленное плетение подразумевает направление всех карбоновых жгутов (волокон) в одном и том же направлении. Плетение в этом стиле не является видимым невооруженному глазу. Поскольку плетение, как таковое, отсутствует, нити волокна необходимо как-то удерживать вместе. И в этом случае необходимо протягивать другую нить по диагонали или перпендикулярно так, чтобы ткань оставалась гладкой и равномерной (и этот элемент плетения не является конструкционным). В результате того, что жесткость ткани обеспечивается только в одном направлении, такой тип плетения редко применяется в автоспорте, где нагрузка может идти в любом направлении.

Двунаправленное плетение волокон:

Карбон двунаправленного плетения – это базовый и наиболее часто встречающийся тип переплетения волокна. Жгуты переплетаются друг с другом под требуемым углом, за счет чего ткань получает структуру типа «шахматная доска», где нити полотна прокладываются боком и по вертикали. В этом случае все волокна направлены таким образом, чтобы нагрузка могла налагаться в любом направлении, при этом композитный материал должен сохранять свою прочность.

Плетение по диагонали в две через две нити

Плетение по диагонали в две через две нити – это самый распространенный тип плетения карбона, который повсеместно применяется в автоспорте. Это плетение немного сложнее по сравнению с двунаправленным волокном, поскольку две нити проходят над другими двумя нитями, либо одна над двумя или две над одной. В результате такого переплетения нитей на ткани создается рисунок «елочка». Из-за того, что плетение две через две нити по диагонали идет как с вертикальными, так и с горизонтальными нитями (нить основы и уток), ткань становится очень гибкой и может принимать различные сложные формы. При работе с карбоном этого типа плетения не требуется выполнять такие работы, как «пакетирование», «растягивание» или резка.

Плетение по диагонали в четыре через четыре нити

Аналогично плетению по диагонали в две через две нити, а именно в четыре через четыре нити, этот тип относится к двустороннему переплетению по диагонали, где один жгут включает в себя четыре нити. В результате ткань не настолько плотная по сравнению с плетением в две через две нити, но в случае с изогнутыми поверхностями достигается лучший коэффициент покрытия, поскольку между фактическими точками переплетения «над и под» расстояние больше, что эффективнее, поскольку в этом случае достигается меньшее количество жестких швов. Благодаря этому покрытие карбоном изогнутых литых форм становится простым.

Прорезиненное переплетение

Прорезиненная карбоновая ткань – это очень специфический способ изготовления ткани, который встречается намного реже по сравнению со всеми типами плетения, которые мы обсуждаем. Прорезиненное плетение волокон означает, что каждая прядь состоит от 3000 до 12000 нитей, при этом каждая нить выкладывается плотно в ряд, одна за другой, образуя тончайшую карбоновую ленту. Стандартные пряди соединяются вместе посредством нескольких слоев карбоновых нитей. Прорезиненную ткань можно определить за счет наличия широких открытых участков. За счет шахматного порядка двунаправленного карбонового волокна со структурой прорезиненной ткани образуются квадратные участки размером один дюйм.

 

Поскольку за счет крупного размера этих участков переплетения ткань теряет в своей плотности, точки плетения «над и под» находятся на большом расстоянии друг от друга. Итак, точки пересечения нитей находятся на расстоянии друг от друга, частота изменения направления сильно снижена, и ткань может намного плотнее прилегать к поверхности.

Как было описано на сайте, английском поставщике материалов и полимеров, «прорезиненные ткани набирают свою популярность в сфере применения высокотехнологичных композитов благодаря своему невероятно плоскому профилю, который практически исключает так называемый «копир-эффект» и эффект проявления определенной текстуры на поверхностях, требующих идеальной гладкости (например, крылья самолета).

Поскольку слой ткани намного тоньше, можно накладывать слой поверх другого слоя и тем самым достичь необходимых прочностных характеристик. Этот тип карбона часто используется в тех сферах, где аэродинамические характеристики преобладают над прочностными. Прорезиненная ткань имеет внешний вид, отличный от стандартного, который сразу вызывает или любовь, или ненависть.

Различные смолы

Карбоновая ткань является только одной составляющей композитного материала, на который ссылаются, когда говорят об автоспорте и гонках на треках. Другим важным компонентом является смола, которая обогащает саму ткань и придает ей фактическую жесткость. Смолы применяются в различных полимерных «блюдах». Два наиболее часто используемых материала - это эпоксидная смола и полиэфирная смола. Любой, кто когда-либо работал со стекловолокном, чтобы просто починить хоть свою доску для серфинга, хоть деталь от автомобиля, знает, что эта смола может оказаться самой настоящей проблемой. Летучие органические соединения (ЛОС) – это пары, которые являются отличительной чертой многих вид смол, хотя в свободном доступе есть и такие, в которых эти химические составляющие, способные повредить ваш мозг, не применяются. Практически всем известен обратный эффект работы со смолой, когда надлежащие средства индивидуальной защиты не используются, но при этом развивается гиперчувствительность и аллергия. И эти случаи стали уже настолько привычными, что мы часто слышим анекдоты про людей, не способных находиться в помещении, в котором идет работа со смолой.

Эпоксидная смола

Эпоксидная смола – это самая распространенная многоцелевая структурная смола. Как и в случае с практически всеми типами смол, это двухкомпонентный раствор из смолы и катализатора. Время реакции варьируется, но при этом напрямую зависит от условий окружающей среды. Срок годности (рабочее время), в основном, составляет от пяти до тридцати минут. В общем, тепловое воздействие всегда ускоряет процесс «созревания», но весь процесс схватывания обычно занимает, ни много, ни мало, а целые сутки (24 часа) – если на смесь никак не воздействовать. По сравнению с полиэфирной смолой эпоксидная смола отличается более высокой прочностью, но требует терпения при работе с ней.

Полиэфирная смола

Полиэфирная смола – это более дешевая альтернатива эпоксидной смоле, с быстрым временем схватывания. В основном, она используется в тех ситуациях, когда структурная целостность уступает эстетической стороне вопроса, как утверждают специалисты с сайта easycomposites.co.uk: «Тем не менее, существуют ситуации, в которых многослойная структура имеет наименьшее значение, а такие свойства, как внешний вид, стойкость к УФ излучению и цена, стоят на первом месте по своей значимости».

Препреги (ткани с предварительной пропиткой)

Некоторые ткани из карбона могут выпускаться, как предварительно пропитанные раствором смолы, где катализатором выступает термообработка. Препреги используются во многих промышленных сферах, занятых производством композитов, поскольку их применение не требует выполнения каких-то сложных процессов, а при непосредственной работе беспорядок сведен к минимуму: нужно всего лишь смешать смолы и уложить влажную ткань слоями.

 
Препреги также являются предпочтительным материалом в тех сферах промышленности, где вес играет важную роль. К таким сферам относится авиация, где большая часть от массы деталей приходится на смолу, а не на ткань. С учетом того минимума, который нужен для тщательной и равномерной пропитки ткани смолой, препрег может применяться для создания самой прочной и легковесной конструкции.

Производственные процессы

Влажные выкладки

Традиционно небольшие детали выкладываются во влажном состоянии, вместе с вогнутой формой, затем создается пробка (но это уже другая история). Сухая ткань размещается внутри формы. Смола наносится малярной кистью до тех пор, пока ткань не будет ей насквозь пропитана или насыщена. Следующие слои ткани кладутся поверх первого слоя, при этом нужно соблюдать направление плетения: 45 градусов для двунаправленного плетения и 90 градусов для ткани с саржевым переплетением. Если слои ткани не совпадают по направлениям, на выходе деталь потеряет свою жесткость по одной оси, а по другой будет слишком усилена.

Уложив, таким образом, столько слоев ткани, сколько необходимо для получения нужной толщины, излишек смолы соскребается с помощью скребка так, будто вы убираете воду со своего ветрового стекла. Затем деталь подвергается обработке в вакуумном мешке под низким давлением. В результате смола заполняет все оставшиеся воздушные пустоты, вытесняя тем самым мельчайшие воздушные пузырьки, а излишки смолы уходят.

В некоторых случаях все эти манипуляции выполняются в обратном порядке. Сухая ткань подвергается обработке в вакуумном мешке в форме, и только затем наносится смола. Благодаря этому методу отходы и грязь отсутствуют. На финальном этапе проходит термообработка. Все детали «запекаются» внутри духовки под давлением, так называемом автоклаве, и смола полностью схватывается.

Хотя большинство не имеет доступа к специализированному оборудованию, такие процедуры, как обработка в вакуумном мешке и запекание в автоклаве являются факультативными для рабочих деталей, структура которых не должна отвечать специфическим требованиям.

Сферы применения

Карбон набрал свою силу в автомобильной сфере промышленности. На вторичном рынке карбон – это материал, который чаще всего используется для покрытия деталей. Кузовные детали, детали для внутренней отделки салона – и все это выполнено из карбона, который обеспечивает автомобилю внешний вид высочайшего класса. Функционально детали из карбона применяются практически во всех сферах – начиная от автомобильной промышленности, продолжая судостроением и заканчивая авиацией.

Карбон используется в постройке гоночных кресел, карданных валов, таких защитных приспособлений, как шлемы и средства пассивной безопасности (подголовники), и даже технология производства составных пружин начинает применять карбон для систем подвесок.

Карбон – это не панацея

Привлекательность карбона настолько высока для многих, что сегодня существует тенденция неверного использования этого материала в тех сферах, где наилучшим решением до сих пор является металлический сплав. Карбон, а особенно смола, плохо переносят работу в высокотемпературной среде, с теплозащитой, с компонентами выхлопной системы или любыми другими деталями двигателя. Когда в этих случаях карбон выбирается в качестве исходного материала, следует очень тщательно проводить оценку рабочих условий. Существуют жаропрочные смолы, но сфера их применения до сих пор имеет свои ограничения.

Сопротивление удару

Карбон может похвастаться тем, что эта (уже ставшая крылатой) фраза полностью отвечает его сущности: чем легче алюминий, тем прочнее сталь. Хотя это действительно правда, важно понимать, что речь идет о прочности на разрыв, а не об ударной вязкости или жесткости. С инженерной точки зрения «ударная вязкость» - это технический термин, который говорит об износостойкости, поскольку этот композит является армированным слоистым полиэстером, сопротивление удару которого - низкое. И даже слабый точечный удар может привести к отслаиванию и, в кончено итоге, выходу материла из строя. По этой причине карбон не может применяться для создания износостойких или многоразовых опорных плит седельно-сцепного устройства удовлетворительного качества, для производства различных компонентов подвески или любых других деталей, которые эксплуатируются в условиях максимальной нагрузки.

Проводимость

Карбон является проводимым материалом! Чистый карбон чрезвычайно эффективно передает тепло сам по себе. Например, капот автомобиля, выполненный из карбона, может очень быстро нагреваться на солнце до нескольких сот градусов. Ультрафиолетовые лучи могут повредить композит: придать ему желтый оттенок или стать причиной растрескивания смолы, поэтому деформация является распространенным дефектом. В авиации многие запчасти из карбона покрываются глянцевой белой краской, поскольку тепло, образующееся от воздействия УФ лучей, может деформировать раму, оказать негативное воздействие на аэродинамические характеристики. Кроме того, УФ лучи могут как-то иначе изменить структуру самолета.

Карбон – это еще и электропроводящий материал. Возможно, вас смутит то, каким же образом композит на основе пластмассы может вдруг стать электропроводящим, но ткань из чистого карбона «прокладывает» своеобразный путь электричеству, даже если карбон обогащен изоляционным полимером. Когда карбон выбирается в качестве поверхности для электроники или в качестве кожуха охлаждающего вентилятора, убедитесь в наличии заземления, которое не должно «проходить» через карбон. Анекдот из жизни: мы как-то были свидетелями чуть не начавшегося возгорания в двигателе владельца грузовика Geiser Trophy, поскольку он просто-напросто не верил, что карбон является проводимым материалом, а возгорание смолы – это вам не шутки.

Работа с карбоном

Если стекловолокно когда-нибудь попадало вам на кожу, то вы знаете, как сильно раздражают эти невидимые глазу частички. А карбон гораздо хуже! Избегайте прикасаться голыми руками к рваным краям карбона и к рубленому волокну.

При заказе ткани из карбона важно убедиться, что он поставляется в рулонах, как оберточная бумага. Карбон, упакованный «сложениями», будет иметь загибы и, в результате, конструкционная целостность его загнутых волокон будет нарушена. Соблюдайте эти инструкции при работе с материалом, и храните ткань в чистоте во избежание появления пыли и жирных отпечатков пальцев, обеспечивая при этом максимально правильную укладку. Смешивать смолу необходимо в небольших емкостях, что является нормой. Будьте внимательны, смолу нельзя смешивать в емкостях, покрытых воском. Воск вступает в реакцию со смолами, в результате чего смола затвердевает. Затвердевание смолы – это экзотермическая реакция, что значит нагнетание тепла в качестве побочного продукта в результате химической реакции. Смешивая большое количество смолы, убедитесь, что ее излишки находятся вне зоны хранения горючих материалов, иначе существует высокий риск возникновения пожара.

Заключение

Объем базовых знаний, которые мы даже не затронули в этой статье, просто огромен. Но мы надеемся, что этот общий обзор помог вам лучше представить себе, что такое карбон. Это крайне универсальный и прочный материал, если с ним обращаться с умом. Но если его использовать неверно, он становится самым настоящим бельмом на глазу. Создание простых деталей в домашних условиях не представляет собою никаких сложностей, но приготовьтесь выделить немного больше времени на работу с ним по сравнению со стекловолокном. Учитывайте в своем проекте все – цели, бюджет. И только потом принимайте решение, является ли карбон правильным выбором или вам просто хочется добавить эстетики своему автомобилю?

Данные взяты с сайта: tourerv.ru

виды, плюсы и минусы материала

Рано или поздно облик новой, горячо любимой вещи все-таки поднадоедает, или изменяется не в лучшую сторону. Поэтому «голову хозяев» в один прекрасный момент посещает идея изменить его, причем лучше почти до неузнаваемости, кардинально. И в этом случае на помощь приходят удобные, практичные материалы — разнообразные пленки, работа с которыми относительно легка и не отнимает много времени. Если говорить только об автолюбителях, то у них уже довольно давно появился свой фаворит — изделие под карбон. Чтобы понять, почему оно быстро завоевало «бешеную» популярность, секрет его привлекательности надо раскрыть. И попутно узнать, что такое карбоновая пленка, оценить ее плюсы и минусы, а также целесообразность оригинальной отделки железного друга данным материалом.

Что такое карбон?

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Прежде чем переходить непосредственно к пленочному материалу, в большей мере используемому в тюнинге автомобилей, нужно рассмотреть оригинал — настоящий углепластик, или карбонопластик. Это композит — материал, изготовленный из нескольких видов сырья.

Карбон — это инновационный материал: он представляет собой полотно из углеродных нитей с добавлением эпоксидных смол и каучуковых волокон. Особенность материала — его оригинальная, узнаваемая текстура, причина — уникальное переплетение нитей. Самым популярным вариантом до сих пор остается «елочка».

Сферы применения углепластика

Сейчас карбон используется в тех отраслях, где необходимы материалы эластичные, суперпрочные, но максимально легкие. Например, углепластик стал незаменимым в авиационной и космической промышленности, при производстве протезов. Автомобилестроение — еще одна «сфера деятельности» углепластика. Поскольку материал этот дорогой, используют его только для моделей премиум-класса: из карбона изготавливают ручки АКП, вставки для руля, панелей и другие декоративные элементы.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Спорт — еще одна область применения углепластика. Карбон активно используют для отделки салонов и корпуса гоночных болидов, из него изготавливают основные детали мотоциклов, катеров, снегоходов и т. д. В этом случае основным достоинством материала является сочетание «минимальный вес и легкость». Карбон легче алюминия и стали: на 20% и 40% соответственно. Однако в прочности он не уступает ни одному сплаву.

Недостатки карбона

Его высокая цена — самый существенный минус почти безупречного материала, если говорить о автовладельцах, страстно желающих изменить вид своего «коня». По этой причине тюнинговать автомобиль дорогим карбоном позволить себе могут далеко не все, причем смысла в таких тратах многие владельцы в России попросту не видят. Основание для этих сомнений одно: это другой недостаток натурального материала.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Оригинальный карбон имеет «ахиллесову пяту»: это невозможность противостоять точечному сильному воздействию. Даже небольшой камень, вылетевший из-под колеса едущего автомобиля, способен стать причиной замены карбонопластикового элемента, который при наших «чудесных» (в большинстве регионов) дорогах превратится в очень дорогое удовольствие. Восстановлению поврежденные детали не подлежат.

Еще один огромный минус оригинального карбонопластика — его нелюбовь к солнечным лучам. Если владельцы привыкли оставлять средство передвижения на улице, то вскоре карбоновые детали потеряют первоначальный цвет.

Знакомство с карбоновой пленкой

Желание иметь прекрасное оформление, не нежелание отдавать за относительно хрупкую красоту большую сумму вполне резонно. Поэтому вскоре после углепластика на рынке появилась карбоновая пленка — альтернатива, которая, наоборот, доступна всем. Внешне она практически неотличима от дорогого оригинала, но может быть прозрачной, с характерным рисунком, или цветной. Эта имитация состоит из 3 слоев.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

  1. Клеевая основа. Это основа для материала, ее задача — обеспечивать максимально качественное сцепление с оклеиваемыми поверхностями.
  2. Декоративный слой. Это практически полная имитация настоящего карбона. У бюджетных образцов разницу в материалах не понять визуально. Дорогие пленки под карбон способны «обмануть» даже при тактильном контакте.
  3. Защитное покрытие. Оно предохраняет изделие практически от всех механических повреждений, от грязи, осадков.

Поскольку спрос на этот чудо-материал неуклонно растет, на рынке регулярно появляются новые производители. Не вся «новоприбывшая» продукция имеет высокое качество, однако есть фирмы, успевшие создать себе безупречную репутацию. К ним можно с полным правом отнести Hexis, Suntek, 3M, Eclat, Graphjet.

Основы изделий под карбон

Изучение карбоновой пленки на этом не заканчивается, так как в роли ее основы может выступать или винил, или полиуретан. Выбор полимера важен: тип основы влияет на качества (толщину, надежность) материала и на его стоимость.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

  1. Поливинилхлорид. Средняя толщина покрытия — 100 микрон. Этот полимер отличается невысокой ценой, но обратная сторона «медали» — его недолговечность. Виниловое покрытие может относительно быстро выгореть на солнце. К тому же не исключено его пожелтение из-за частого контакта с противогололедными реагентами. Этот материал прочен, но если все же поверхность была повреждена, переклеивать придется весь элемент. Плюс — быстрое схватывание, не требующее времени на просушку. Средний срок службы «винило-карбона» составляет 3 года.
  2. Полиуретан. Эти карбоновые изделия новинки, так как «классика» — обычная прозрачная антигравийная защита из ПУ. Толщина таких пленок — от 150 до 300 микрон. Многие уже знакомы с этим материалом, широко применяемым в строительстве. Пленка на полиуретановой основе прочна, в том числе из-за большей толщины. Такие изделия максимально стойки к ультрафиолету, а также к различным механическим повреждениям (даже острыми предметами), поэтому прослужат как минимум 5 лет, максимум — 10. Недостаток у ПУ есть: это высокая цена продукции из-за сложности технологии изготовления. Если сравнивать эти изделия с винилом, то полиуретановая карбоновая пленка обойдется в 4-5 раз дороже.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Еще один минус полиуретана — необходимость оклеивать автомобиль целиком. Этот материал способен пропускать ультрафиолетовое излучение, поэтому изменение цвета лакокрасочного покрытия будет очень заметно, особенно после снятия пленки.

Для чего используется карбоновая пленка?

Из настоящего карбона изготавливается только определенный набор элементов. Для спортивных, гоночных болидов производят большое количество кузовных деталей, для машин в массовом сегменте карбон используют для создания спойлеров, обвесов и декоративных элементов салонов.

Карбоновая пленка в этом случае более универсальна. Ее можно наклеивать на любую часть автомобиля — на кузов, на пластиковые элементы, в том числе и в салоне. Чаще всего автолюбители используют пленку для защиты:

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

  • дверных ручек и пластика зеркал заднего вида;
  • дверей, капота, крыши;
  • крышки багажника.

Большинство автомобилистов не забывают оклеить самый «тяжело эксплуатируемый» элемент в салоне — «многострадальную» торпеду.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы

Прежде чем принять окончательное решение насчет целесообразности покупки, всегда знакомятся с преимуществами и недостатками материала, причем любого. Карбоновая пленка, которую приобретают для преображения средств передвижения, ноутбуков, смартфонов и мебели, не исключение.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Начинать принято с плюсов, и здесь именно главное достоинство многими воспринимается как недостаток. Речь идет о кардинальном изменении внешнего вида автомобиля. Некоторым владельцам он безумно нравится. Другие автолюбители, наоборот, не в восторге: они считают такое оформление проявлением «дурновкусия».

Преимущества «недокарбона»

Теперь о том, что действительно можно считать плюсами карбоновых пленок. К этой категории относится:

  1. Защита лакокрасочного покрытия от ультрафиолета.
  2. Шанс скрыть незначительные дефекты поверхности кузова.
  3. Простой уход за покрытием. Материал не боится ни «душа», ни автомобильных шампуней.
  4. Способность защитить автомобиль от различных видов угрозы — от механических повреждений, от мелких камней, песка, осколков стекла и т. д.
  5. Предохранение кузова от контакта с «агрессивно настроенными» веществами: например, с химикатами, предназначенными для борьбы с гололедом.
  6. Достаточно долгий срок эксплуатации: высококачественная карбоновая пленка способна служить до 5-7 лет, и не требовать замены или регулярного «латания дыр». Некоторые изделия умеют самовосстанавливаться.
  7. Практичность, удобство пленки под карбон. Сюда относится скорость преображения автомобиля (мебели, техники), сравнительная простота работы, а также быстрое снятие материала, который удаляется, не оставляя ни малейшего следа.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Главное же преимущество этих альтернативных изделий — вполне «удобоваримая» цена. Для достижения лучшего результата при оклеивании все-таки рекомендуют использовать профессиональный инструмент. И это можно считать первым минусом данной продукции.

Недостатки пленки под карбон

Второй минус — требование к объекту. Лучше оклеивать новую машину, так как невозможно предсказать, как поведет себя пленочная замена карбона. Она может дать два противоположных результата: либо успешно скрыть имеющиеся недостатки, либо сделать их более заметными.

Другие претензии в большей мере относятся к низкокачественной продукции. Главный из них — недолговечность. Такая карбоновая пленка прослужит недолго: покрытие может преподнести неприятный сюрприз уже через несколько месяцев. Чтобы не столкнуться с подобными изделиями под карбон, лучше отдавать предпочтение пленкам средней либо высокой ценовой категории.

Виды композитной пленки

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Теперь надо рассмотреть карбоновый материал, принимая во внимание именно качество продукции. Разновидностей карбоновой пленки существует несколько. Отличаются они качеством, а значит, и ценой. Самый недорогой вариант — однотонная матовая или глянцевая продукция.

  1. Изделия, имеющие индекс 2D. Это тоже простая продукция, так как имитацию легко обнаружить при первом же прикосновении к поверхности. Причина — декоративный слой-рисунок, представляющий собой плоскую, двухмерную картинку. Его наносят на стандартную основу — глянцевую или матовую.
  2. Пленки класса 3D. Они имитируют не только «выразительную внешность» карбона, но и его оригинальную текстуру. Чтобы обеспечить такой эффект, в декоративный слой добавляют рельефные элементы. Результат их «работы» — видимое изменение поверхности при взгляде на материал с разных углов.
  3. Продукция 4D. Ее без преувеличения можно назвать профессиональной. Если в пленках 3D за объемность отвечают узкие рельефные полоски, то в этих изделиях их заменяют полусферические элементы, позволяющие передать текстуру оригинального карбона максимально точно. Карбон 4D практически невозможно найти в розничной продаже. Его заказывают в специализированных магазинах либо в фирмах, занимающихся тюнингом автомобилей.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Существуют еще 3 разновидности карбоновых пленок — 5D, 6D и 7D. Это самые качественные изделия, покрытые несколькими слоями лака. С одной стороны, такие пленки гарантируют полную защиту поверхностей. Однако из-за стоимости их логичнее приобретать для отделки салонов.

Ни для кого не секрет, что высокому качеству всегда соответствует такая же цена. Сохранить часть денег позволяет практичный способ. Например, детали, которые находятся на виду, декорируют дорогим видом материала — 4-7D. Другие поверхности, менее бросающиеся в глаза, закрывают более дешевыми пленками.

Отдельно надо сказать об отличиях изделий разных производителей. Для 3D-пленок, которые выпускает компания Eclat, характерна более низкая зернистость, даже в сравнении с аналогичной продукцией Graphjet и 3M. Поэтому при выборе рекомендуют всегда знакомиться с демонстрационными образцами. Только так можно объективно оценить вид и текстуру материала.

Как наклеивают карбоновую пленку?

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Способов существует два — сухое и влажное оклеивание. Перед операцией обязательно проводят подготовку. Поверхности, на которые будет приклеиваться карбоновая пленка, моют, а затем обезжиривают. В помещении для работы обеспечивают оптимальный температурный режим (от 15 до 20°).

Чтобы минимизировать риск попадания под покрытие пыли или грязи, процедуру рекомендуют проводить в малярной камере. После завершения преображения автомобиля ему необходимо сделать перерыв в работе. На улицу машину лучше «выпустить» только через 24 часа, независимо от вида основы пленки.

Главное, на что необходимо обратить внимание при наклеивании пленки, — корректный раскрой материала. Поэтому перед началом операции определяют общее направление рисунка, так как куски, которые будут «смотреть» в разные стороны, машину не украсят, а, наоборот, «изуродуют».

Сухой метод

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

В этом случае пленку во время операции нагревают строительным феном. Цель процедуры — придание ей эластичности. Эта работа достаточно сложна, поэтому ее лучше доверить профессионалам. Противопоказания — сильная коррозия и крупные дефекты кузова.

После тщательной очистки и обезжиривания выбранных участков автомобиля ждут, пока поверхности высохнут. Вырезанные элементы с припуском на загиб (5 мм) примеряют вместе с подложкой, затем избавляются от нее и прикладывают пленку к автомобилю.

Материал аккуратно разглаживают от центра к краям с помощью резинового ракеля (либо широкого, но не металлического шпателя). Пузыри ни в коем случае не прокалывают. После завершения этого этапа нагревают поверхность строительным феном. Подгибы тщательно проклеивают герметиком.

Влажный способ

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

При наклеивании используют либо мыльный раствор, либо парогенератор. Оба варианта дают шанс избавить поверхности от пыли и грязи, которая помешает сцеплению (адгезии) материалов. Однако мыльный раствор используют чаще.

После подготовки и примерки деталей переходят к обработке поверхности. Ее опрыскивают мыльным раствором из пульверизатора, потом с заготовки снимают подложку и прикладывают к поверхности, потом, немного натягивая, фиксируют на «законном месте».

Вооружаются ракелем, разглаживают пленку. Если образовались пузыри, то проблемный участок отклеивают, затем этап повторяют. После того как от дефектов удалось избавиться, поверхность прогревают феном, а подгибы аналогично фиксируют герметиком. Сутки — время, которое необходимо дать на высыхание пленочного покрытия.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Существуют еще два способа, позволяющих получить эффект, который называют «под карбон». Аквапечать — процесс, при котором пленка соединяется с поверхностью с помощью давления струи воды. Этот вариант невозможно повторить самостоятельно, зато он дает шанс покрыть пленкой детали любых сложных форм и размеров. Аэрография — второй способ имитации текстуры карбона, но здесь не участвует пленка. Используется большое количество слоев краски, но результат не всегда и не совсем оправдывает ожидания.

Что надо учесть?

Такие операции кажутся совершенно простыми, однако свои особенности есть у любой работы. Перед оклейкой кузова нужно узнать некоторые детали.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

  1. Оптимальное расстояние от фена до поверхности составляет 20 см. Главное — гарантировать равномерный прогрев. Перегрева надо, наоборот, избегать.
  2. После завершения работы приклеенную пленку еще раз прогревают. Цель — активизация клеевого состава. Поверхность протирают только сухой салфеткой.
  3. Сушка в среднем занимает сутки, на этот период и лучше ориентироваться. Если возникнет необходимость в мытье автомобиля, то с этой процедурой лучше повременить. «Принять душ» машина сможет лишь спустя неделю после операции.

Нередко для защиты и преображения автомобиля выбирают именно карбоновую пленку, так как она кажется самым подходящим вариантом. Однако если нет уверенности в том, что мастер сможет выполнить оклейку безупречно, то лучше обратиться к профессионалам. В этом случае автовладельца, скорее всего, не разочарует качество работы.

Карбоновая пленка: плюсы и минусы, особенности и виды материала

Простая ли процедура изменение облика машины с помощью карбоновой пленки? Чтобы ответить на этот вопрос, можно самим потренироваться на подходящих (но не автомобильных) поверхностях. Однако для этого необходимо будет купить рулон пленки, длина-минимум у компаний отличается. «По чуть-чуть» этот материал, как правило, не продают.

С ценами на карбоновые пленки можно познакомиться здесь:

Те мастера, что уже сталкивались с такой работой, утверждают, что лучше переложить ее на «плечи» автоателье. Однако тем, кто загорелся этой идеей, не помешает увидеть, как другие «расправляются» с автомобилем. Например, представление о грядущей работе даст этот оцененный ролик:

Что такое карбон, и где он используется

Карбон – это композитный материал, то есть переплетенные между собой под определенным углом нити углерода. С помощью эпоксидных смол полученные слои ткани соединяются между собой.

Нити углерода составляют основу карбона. Они очень устойчивы к растяжению волокнами на одном уровне со сталью. Это означает, что их трудно порвать или растянуть. Однако при сжатии они могут поломаться. Вот почему их переплетают между собой под определенным углом и еще добавляют в них резиновые нити.

Потом определенное количество таких слоев ткани соединяются друг с другом эпоксидными смолами. Так в результате и получается карбон.

Этот материал, например, можно увидеть на тюнингованных авто в элементах кузова. Таких, как обвес, капот, спойлер. Используется он и для внутреннего дизайна салона автомобиля. Сфера использования карбона постоянно расширяется. И сейчас этот материал применяется, например, для изготовления спецформы и просто одежды.

Достоинство карбона в том, что он прочный и легкий. Он легче стали и даже алюминия. А по прочности не уступит металлам. Вот почему он нашел применение и в деталях гоночных автомобилей.

Для объективной картины при описании этого композитного материала необходимо сказать о том, что карбон выцветает под действием солнечных лучей. Да так, что может поменять окрас. Появляются неожиданные оттенки.

Кроме того, если деталь из карбона поломается, то отремонтировать ее невозможно. Ее можно только заменить. Явным минусом карбона следует считать и его стоимость. Не каждый автомобилист считает возможным применить такой материал при тюнинге. Однако, как показывает практика, те автомобилисты, которым этот композитный материал нравится, используют его и при внешнем, и при внутреннем тюнинге.

Причем, чего только ни делают из карбона. Это капоты, бамперы, спойлеры, обвесы, зеркала, крышу, днище. Если взять внутренний тюнинг, то нередко владельцы четырехколесной собственности меняют ручку переключателя КПП, элементы панели, вставки на руле, сиденье. Такие перемены придадут автомобилю ни в чем неповторимый стиль.

Карбон настолько хорош, что элементы из него стали использовать в дизайне салона автомобиля даже элитные марки. Карбоновые тормозные диски стали непременным атрибутом гоночных, спортивных автомобилей. Часто встречаются карбоновые крышки на двигатель, поскольку этот композитный материал отлично поглощает звук. Ко всему углепластик снижают вес авто.

Зачем нужен карбон?

Он на 75% легче железа и на 30% - алюминия, и при этом имеет прочность на разрыв в четыре раза выше, чем у лучших марок стали.

Сами по себе карбоновые нити довольно хрупкие, поэтому из них плетут гибкие и эластичные полотнища. При добавлении к ним связующих полимерных составов получают углепластики, которые совершили настоящий переворот в спорте, технике и многих других областях человеческой деятельности.

Карбон на дорогах, в небе и на море

Наиболее широко известная область применения карбона - это автомобилестроение. Вначале его выдающееся сочетание прочности и легкости заинтересовало конструкторов болидов Формулы-1, что позволило значительно снизить вес гоночных машин. Джон Бернард, инженер британского автомобильного производителя McLaren, впервые сделал элементы кузова из углеволокна в начале 1980-х гг. Это дало столь ощутимую прибавку в скорости, что сразу привело гоночную команду McLaren на призовые места.

Впрочем, право быть самым быстрым обходится весьма недешево из-за того, что все углепластиковые детали фактически изготавливаются вручную. Карбоновую ткань особого плетения выкладывают в литейные формы, затем соединяют полимерными составами. На заключительном этапе она подвергается обработке при высокой температуре и давлении. Поэтому долгое время карбоновые элементы кузова использовались только в суперкарах и моделях премиального класса. И лишь недавно анонсирован выпуск доступных широкой аудитории серийных моделей с углепластиковыми деталями. Так, в конструкции кузова нового BMW i3 будут широко представлены элементы из углеродного волокна. А в новой версии хэтчбека Volkswagen Golf GTI VII благодаря углепластиковым капоту и крыше удалось снизить вес машины сразу на 200 кг!

Еще более широкое применение материалы на основе карбона получили в авиастроении , где они начали теснить традиционные алюминий и титан. Первыми перспективы оценили авиаконструкторы, работающие в оборонной промышленности. Например, в новейших российских истребителях Су-47 и Т-50 используются углепластиковые компоненты крыла и фюзеляжа.

Все шире применяется карбон и в пассажирских самолетах, где он позволяет снизить расход топлива и повысить грузоподъемность. Так, в лайнере Boeing 787 Dreamliner не менее 50% элементов фюзеляжа изготовлены из композитных материалов на основе углерода, благодаря чему расход топлива снижен на 20%. С той же целью самый большой пассажирский авиалайнер Airbus А380 оснастили крыльями, которые на 40% состоят из углепластиков. А фюзеляж современного бизнес-джета Hawker 4000 почти целиком изготовлен из этого материала!

Не менее активно используется карбон и в кораблестроении. Причина популярности та же: уникальное соотношение прочности и веса, жизненно важное в суровых морских условиях. Кроме того, для корабелов ценны ударопрочность и коррозионная стойкость этого материала.

Как обычно, первыми начали применять углепластики в оборонной сфере. Из карбоновых композитов делают элементы корпусов подводных лодок, поскольку они серьезно снижают шум и обладают stealth-эффектом, делая судно «невидимым» для радаров противника. А в шведских корветах типа «Visbi» корпус и надстройки сделаны из карбоновых композитов по stealth-технологии. Используется многослойный материал с основой из ПВХ, которая покрыта тканью особого плетения из углеродных жгутов. Каждый такой жгут поглощает и рассеивает радиоволны от радаров, не давая обнаружить судно.

Для гражданских кораблей невидимость для радаров не нужна, а вот легкость, прочность и возможность изготавливать детали практически любой конфигурации оказались очень востребованными. Чаще всего карбон применяют при строительстве спортивных и прогулочных яхт, где важны скоростные характеристики.

Элементы будущего судна «лепятся» из углепластиковых холстов по компьютерной модели как из пластилина. Вначале делается полноразмерный макет палубы и корпуса из специального модельного пластика. Затем по этим лекалам вручную слоями выклеиваются полотнища карбоновой ткани, скрепляемой эпоксидными смолами. После просушки готовый корпус шлифуют, красят и покрывают лаком.

Впрочем, есть и более современные способы. Например, итальянская компания Lanulfi сумела почти полностью автоматизировать процесс.

Крупные конструктивные элементы судна с помощью 3D моделирования разбивают на более мелкие, но идеально совпадающие части. По компьютерной модели с помощью станка с программным управлением выполняются основы, которые и служат матрицами для выклеивания углепластиковых деталей. Такой подход позволяет добиться максимальной точности, что очень важно для ходовых качеств спортивных яхт.

Карбон для каждого

Карбон начинает все шире применяться и в строительстве. Добавление углеродных волокон в состав бетона делает его гораздо более устойчивым к внешним воздействиям. Фактически получается сверхпрочный монолит с очень плотной поверхностью. Такая технология применяется в строительстве небоскребов и плотин, а также при обустройстве туннелей.

Стоит упомянуть и материалы для усиления, ремонта и реставрации железобетонных поверхностей - специальные холсты и пластины из карбоновой ткани (например, Mapewrap или Carboplate). Они позволяют полностью восстановить конструкцию, не прибегая к дорогостоящей и не всегда возможной перезаливке.

Для крупных девелоперов и частных застройщиков особо интересна такая инновация, как применение карбона в штукатурной системе утепления фасадов.

«Добавление в армирующий состав мельчайших карбоновых волокон диаметром менее 15 микрон приводит к очень важному результату - многократному увеличению ударопрочности фасада, - говорит Роман Рязанцев, проект-менеджер компании CAPAROL, эксперта в области защиты и теплоизоляции фасадов зданий. - В частности, карбоновая добавка в штукатурную систему CAPATECT Carbon (Caparol) позволяет фасаду без вреда переносить удары с энергией до 60 Джоулей - это в десять раз больше, чем способны выдерживать обычные варианты штукатурных фасадов».

Если владелец коттеджа решит использовать такую систему для внешней отделки своего жилища, то он не только сократит затраты на отопление и обеспечит благоприятный микроклимат в помещениях, но и защитит стены от любых механических воздействий. Крупный град разбивает виниловый сайдинг и оставляет вмятины на обычной песчаной штукатурке. Шквалистый ветер, несущий с собой мусор и ветки деревьев, также может повредить фасад. Но на отделке с добавлением карбоновых волокон не останется ни следа. Тем более не страшны ей такие бытовые воздействия, как удары мячом или шайбой в детских играх.

«Обычно для защиты цокольной части фасада от случайных повреждений используют облицовку камнем, например, керамогранитом, - отмечает Даниил Мазуров руководитель отдела оптовых продаж московской строительно-торговой компании «ПКК Интерстройтехнологии».

- Но для отделки цокольной части жилого комплекса, который сейчас строится на юге Москвы, мы решили попробовать штукатурную систему с карбоном. В сравнительных испытаниях она показывала очень впечатляющие результаты».

Вадим Пащенко, руководитель направления WDVS Московского регионального отдела компании CAPAROL, называет еще одно ценное следствие применения в штукатурной системе армирующих компонентов с карбоновыми волокнами: фасад становится устойчив к температурным деформациям. Для архитекторов и владельцев частных домов это означает полную свободу в самовыражении - можно окрасить стены дома в любые самые тёмные и насыщенные цвета. С традиционной цементно-песчаной штукатуркой такие эксперименты могут закончиться печально. Темная поверхность стены слишком быстро нагревается под солнечными лучами, что приводит к образованию трещин на внешнем защитно-декоративном слое. Но для фасадной системы с карбоновыми волокнами подобной проблемы не существует.

Сейчас по всей Европе начинают появляться выделяющиеся на общем фоне частные коттеджи и коммерческие здания, школы и детские сады, которым карбон помог обрести выразительные и насыщенные цвета. По мере того как российские частные домовладельцы начинают экспериментировать с цветами фасадов, отходя от традиционных пастельных оттенков, эта инновационная технология становится востребована и в нашей стране.

Карбон для поколения Next

Без карбона ныне невозможно представить ни одну высокотехнологичную отрасль. Он становится все доступнее и для обычных людей.

Сейчас мы можем приобрести углепластиковые лыжи, сноуборды, горные ботинки, спиннинги и велосипеды, шлемы и прочую спортивную экипировку.

Но на смену ему уже идет новое поколение материалов - углеродные нанотрубки, которые в десятки раз прочнее стали и обладают массой других ценнейших свойств.

Так, канадский производитель одежды Garrison Bespoke разработал мужской костюм, который сделан из ткани на основе углеродных нанотрубок. Такая ткань останавливает пули до сорок пятого калибра и защищает от колющих ножевых ранений. Кроме того, она на 50% легче кевлара - синтетического материала, используемого для изготовления бронежилетов. Подобные костюмы наверняка войдут в моду среди бизнесменов и политиков.

К числу самых фантастических применений карбоновых нанотрубок относится космический лифт, который позволит доставлять на орбиту грузы без дорогих и опасных запусков ракет. Его основой должен стать сверхпрочный трос, протянутый от поверхности планеты к космической станции, находящейся на геостационарной орбите на высоте 35 тыс. км над Землей.

Эта идея была предложена еще великим русским ученым Константином Циолковским в 1895 году. Но до сих пор проект казался неосуществимым по техническим причинам, ведь не было известно материалов, из которых можно сделать настолько прочный трос. Однако открытие углеродных нанотрубок в начале 1990-х гг. заставило пересмотреть границы возможного. Сотканная из карбоновых нанотрубок нить миллиметровой толщины способна выдержать нагрузку примерно 30 тонн. А значит, дешевые и безопасные путешествия на орбиту в кабине космического лифта из фантастического сюжета превращаются в практическую задачу для инженеров.

Пресс-служба CAPAROL

Технологии


Что такое углерод? (с иллюстрациями)

Углерод - неметаллический элемент, который присутствует в большом количестве в природе, и составляет основу большинства живых организмов. Это четвертый по численности элемент во Вселенной, и он играет решающую роль в здоровье и стабильности планеты через углеродный цикл. Этот цикл чрезвычайно сложен и иллюстрирует взаимосвязь между организмами на Земле. Большинство потребителей знакомы с этим элементом, а также с многочисленными формами, в которых он появляется.

Кусок углерода.

Атомный номер этого элемента - шесть, и он обозначен символом «C» в периодической таблице. Структура молекул углерода такова, что молекулы легко связываются с широким спектром других элементов, образуя тысячи соединений. Молекулы также связываются друг с другом по-разному, создавая формы углерода, такие как алмазы, самое твердое вещество на Земле, и графит, один из самых мягких материалов на планете. Его меняющаяся индивидуальность, в зависимости от того, с чем и как связано, делает его уникальным элементом.

Алмазы - это аллотроп углерода.

Все живые организмы содержат углерод, и по мере их разложения или изменения они будут продолжать содержать этот элемент.Например, уголь, известняк и нефть - все это окаменелые формы живых организмов, содержащие большое количество углерода. Растения и животные, умершие миллионы лет назад, медленно превращались в эти вещества, и их интегральный углерод сохранялся. Эти останки используются во всем, от реактивного топлива до детских кукол.

Древесный уголь, одна из форм углерода.

Сам углерод, как и многие его формы, относительно инертен. Когда он соединяется с некоторыми другими элементами, такими как водород, он становится более активным, и эта реакционная способность используется в промышленности. В случае углеводородов соединение используется как источник энергии. Огромная универсальность этого элемента делает его очень полезным в ряде отраслей.Углерод сжигается для создания топлива, используется для фильтрации различных веществ и соединяется с железом для производства стали. Он также используется в качестве основы для рисования карандашами и углем, для изготовления синтетических материалов, таких как пластик, и, в виде изотопа, в качестве инструмента датирования для археологов.

Сам по себе углерод не очень опасен, так как он нетоксичен и инертен.Однако некоторые формы могут быть вредными для некоторых организмов, например, окись углерода. Этот элемент также может появляться в сочетании с более опасными элементами или может образовывать вредную пыль в случае угля и алмазов. Индивидуальные меры предосторожности для различных форм углерода сильно различаются, и если вас беспокоит конкретное вещество, рекомендуется обратиться к Паспорту безопасности материала (MSDS).

Атомный номер углерода равен 6, и он обозначен символом C в периодической таблице..

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

графит, алмаз
Carbon, 6 C

Графит (слева) и алмаз (справа), два аллотропа углерода

Общие свойства
Аллотропы
Внешний вид графит: черный
алмаз: прозрачный
Стандартный атомный вес ( A r, стандартный ) [12.0096, 12.0116] условно: 12.011
Углерод в периодической таблице Менделеева
Атомный номер ( Z ) 6
Группа группа 14 (углеродная группа)
Период период 2
Блок p-block
Категория элемента реактивный неметалл, иногда считается металлоидом
Конфигурация электронов [He] 2s 2 2p 2

Электронов на оболочку

2, 4
Физические свойства
Фаза при STP твердый
Точка сублимации 3915 K (3642 ° C, 6588 ° F)
Плотность (около r.т. ) аморфный: 1,8–2,1 г / см 3 [1]
графит: 2,267 г / см 3
алмаз: 3,515 г / см 3
Тройная точка 4600 K , 10 800 кПа [2] [3]
Теплота плавления графит: 117 кДж / моль
Молярная теплоемкость графит: 8,517 Дж / (моль · К)
алмаз : 6,155 Дж / (моль · К)
Атомные свойства
Степени окисления −4 , −3, −2, −1, 0, +1, [4] +2, +3, [5] +4 [6] (слабокислый оксид)
Электроотрицательность Шкала Полинга: 2.55
Энергии ионизации
  • 1-я: 1086,5 кДж / моль
  • 2-я: 2352,6 кДж / моль
  • 3-я: 4620,5 кДж / моль
  • (подробнее)
Ковалентный радиус 3 : 77 pm
sp 2 : 73 pm
sp: 69 pm
Радиус Ван-дер-Ваальса 170 pm
Спектральные линии углерода
Другие свойства
Естественное происхождение изначальный
Кристаллическая структура графит: простой шестиугольник
(черный)
Кристаллическая структура алмаз: гранецентрированный алмаз-кубический
(прозрачный)
Скорость звука тонкий стержень алмаз: 18 350 м / с (при 20 ° C)
Тепловое расширение алмаз: 0.8 мкм / (м · К) (при 25 ° C) [7]
Теплопроводность графит: 119–165 Вт / (м · К)
алмаз: 900–2300 Вт / (м · м · К) K)
Удельное электрическое сопротивление графит: 7,837 мкОм · м [8]
Магнитное упорядочение диамагнитное [9]
Магнитная восприимчивость −5,9 · 10 −6 (график) см 3 / моль [10]
Модуль Юнга алмаз: 1050 ГПа [7]
Модуль сдвига алмаз: 478 ГПа [7]
Объемный модуль алмаз: 442 ГПа [7]
Коэффициент Пуассона алмаз: 0.1 [7]
Твердость по Моосу графит: 1–2
алмаз: 10
Номер CAS 7440-44-0
История
Discovery Египтяне и Шумеры [11] (3750 г. до н.э.)
Признанный элементом Антуан Лавуазье [12] (1789)
Основные изотопы углерода
| ссылки

Углерод - очень важный химический элемент с химическим символом C .В нем нуждается вся известная жизнь на Земле. Углерод имеет атомную массу 12 и атомный номер 6. Это неметалл, что означает, что это не металл.

Когда железо легируется углеродом, образуется твердая сталь. Углерод в виде угля - важное топливо.

Целый вид химии, органическая химия, связан с углеродом и его соединениями. Углерод образует множество типов соединений. Углеводороды - это молекулы с углеродом и водородом. Метан, пропан и многие другие виды топлива являются углеводородами.Многие вещества, которые люди употребляют ежедневно, являются органическими соединениями.

Углерод, водород, азот, кислород и некоторые другие элементы, такие как сера и фосфор, вместе образуют большую часть жизни на Земле (см. Список биологически важных элементов). Углерод образует очень большое количество органических соединений, поскольку может образовывать прочные связи между собой и с другими элементами. Из-за того, что живые существа содержат большое количество углерода, все органические вещества считаются «углеродными». Каждый атом углерода может образовывать четыре одинарные ковалентные связи.Эти связи позволяют углероду образовывать молекулы в форме длинной цепочки, называемые полимерами, такими как пластмассы.

Название углерода происходит от латинского carb , что означает древесный уголь. Во многих иностранных языках слова углерод, уголь и древесный уголь являются синонимами.

Углерод в природе встречается в трех формах, называемых аллотропами: алмаз, графит и фуллерены. Графит с глиной в карандашах. Он очень мягкий. Атомы углерода в нем образуют кольца, которые находятся друг над другом и очень легко скользят.Алмазы - самый твердый природный минерал. Фуллерены представляют собой углеродную форму «футбольного мяча». Они больше всего представляют интерес для науки. Особый, созданный руками человека аллотроп углерода в форме трубки - это углеродная нанотрубка. Углеродные нанотрубки очень твердые, поэтому их можно использовать для изготовления брони. Нанотрубки могут быть полезны в нанотехнологиях.

Известно 10 миллионов углеродных соединений.

Радиоактивный изотоп углерода, углерод-14, можно использовать, чтобы выяснить, сколько лет некоторым объектам или когда что-то умерло.Пока что-то находится на поверхности земли и поглощает углерод, количество углерода-14 остается неизменным. Когда объект перестает поглощать углерод, количество углерода-14 уменьшается. Поскольку период полураспада (сколько времени требуется, чтобы половина радиоактивного изотопа ушла) углерода-14 составляет 5730 лет, [16] ученые могут определить возраст объекта по количеству углерода-14. осталось.

Углерод присутствует во многих местах Вселенной. Впервые это было сделано в старых звездах. Углерод - четвертый по распространенности элемент на солнце. [16] Атмосферы Венеры и Марса в основном состоят из углекислого газа. [17]

Углерод важен для человеческого тела и других живых существ и является вторым по распространенности элементом в человеческом теле, составляя 23% от всей массы тела. [16] Это также ключевая часть многих биологических молекул (молекул, используемых в жизни).

Большая часть углерода на Земле - это уголь. Графит встречается во многих (обычно пустынных) областях, включая Шри-Ланку, Мадагаскар и Россию. Алмазы редки и в основном встречаются в Африке.Углерод также присутствует в некоторых метеоритах.

  1. Lide, D. R., ed. (2005). CRC Справочник по химии и физике (86-е изд.). Бока-Ратон (Флорида): CRC Press. ISBN 0-8493-0486-5 .
  2. Хааланд, Д. (1976). «Давление тройной точки графит-жидкость-пар и плотность жидкого углерода». Углерод . 14 (6): 357. DOI: 10.1016 / 0008-6223 (76)

    -5.

  3. Савватимский, А (2005). «Измерения температуры плавления графита и свойств жидкого углерода (обзор за 1963–2003 гг.)». Углерод . 43 (6): 1115. DOI: 10.1016 / j.carbon.2004.12.027.
  4. "Спектроскопия преобразования Фурье электронного перехода свободнорадикала CCI, охлаждаемого струей" (PDF). Проверено 6 декабря 2007.
  5. «Спектроскопия с преобразованием Фурье системы CP» (PDF). Проверено 6 декабря 2007.
  6. «Углерод: бинарные соединения». Проверено 6 декабря 2007.
  7. 7,0 7,1 7.2 7,3 7,4 Свойства алмаза, База данных Института Иоффе
  8. «Свойства материалов - разные материалы». www.nde-ed.org . Проверено 12 ноября 2016.
  9. ↑ Магнитная восприимчивость элементов и неорганических соединений, в Справочнике по химии и физике, 81-е издание, CRC press.
  10. Вист, Роберт (1984). CRC, Справочник по химии и физике . Бока-Ратон, Флорида: Издательство Chemical Rubber Company.стр. E110. ISBN 0-8493-0464-4 .
  11. «История углеродных и углеродных материалов - Центр прикладных энергетических исследований - Университет Кентукки». Caer.uky.edu. Проверено 12 сентября 2008.
  12. Сенезе, Фред (9 сентября 2000 г.). «Кто открыл углерод?». Фростбургский государственный университет. Проверено 24 ноября 2007.
  13. «Спектроскопия с преобразованием Фурье системы CP» (PDF). Проверено 6 декабря 2007.
  14. "Спектроскопия преобразования Фурье электронного перехода свободнорадикала CCI, охлаждаемого струей" (PDF).Проверено 6 декабря 2007.
  15. «Углерод: бинарные соединения». Проверено 6 декабря 2007.
  16. 16,0 16,1 16,2 Эмсли, Джон (2001). Строительные блоки природы . Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-850341-5 .
  17. Университет Шеффилда и Webelements Ltd. (2007). «Химия: Таблица Менделеева: углерод: ключевая информация».
.

Почему углерод так важен? | НАСА Climate Kids

Краткий ответ:

Углерод содержится в двуокиси углерода, парниковом газе, который удерживает тепло вблизи Земли. Это помогает Земле удерживать энергию, которую она получает от Солнца, чтобы она не уходила обратно в космос. Если бы не углекислый газ, океан Земли замерз бы.

Почему их называют ископаемым топливом?

Их называют ископаемым топливом , потому что топливо в вашем бензобаке происходит из химических остатков доисторических растений и животных!

Все живые существа на Земле содержат углерод.Даже у вас есть углерод. Очень много. Если вы весите 100 фунтов, 18 фунтов из вас - чистый углерод! А растения почти наполовину состоят из углерода!

Вы на 18 процентов состоите из углерода. Растения на 45 процентов состоят из углерода.

Почему при таком большом количестве углерода не все черное и сажистое? Как собаки могут быть белыми, а деревья зелеными? Потому что углерод, элемент, легко соединяется с другими элементами, образуя новые материалы. Новые вещества, называемые соединениями, сильно отличаются от чистого углерода.

Атом - это мельчайшая возможная частица любого элемента, например углерода или кислорода. Атом углерода легко соединяется с двумя атомами кислорода, образуя двуокись углерода.

«C» означает углерод, «O» означает кислород, поэтому диоксид углерода часто называют «CO-2 и пишут« CO 2 ». CO 2 - это газ. Он невидим. CO 2 действительно важно.

Читайте дальше, чтобы узнать, как углерод попадает в живые существа.

Как углерод попадает в живые существа?

Двуокись углерода на входе, вода и кислород на выходе.

Растения поглощают CO 2 . Они удерживают углерод и отдают кислород. Животные вдыхают кислород и выдыхают углекислый газ.

Растения и животные зависят друг от друга. Это хорошо работает. Сотни миллионов лет растения и животные жили и умирали. Их останки похоронены глубоко под поверхностью Земли.Таким образом, на протяжении сотен миллионов лет этот материал сжимался и подвергался тепловой обработке под действием большого давления и тепла.

Сотни миллионов лет мертвые растения и животные хоронили под водой и грязью. Тепло и давление превратили мертвые растения и животных в нефть, уголь и природный газ.

Так что же происходит со всеми этими мертвыми растениями и животными? Он превращается в то, что мы называем ископаемым топливом: нефть, уголь и природный газ. Это то, что мы сейчас используем, чтобы зарядить наш мир энергией.Мы сжигаем эти богатые углеродом материалы в автомобилях, грузовиках, самолетах, поездах, электростанциях, обогревателях, скоростных катерах, барбекю и многих других вещах, требующих энергии.

Как углерод выходит из живых существ?

При горении ископаемого топлива мы в основном получаем три вещи: тепло, воду и CO. 2 . Мы также получаем твердые формы углерода, такие как сажа и жир.

Вот куда идет весь старый углерод. Весь углерод, накопленный во всех этих растениях и животных на протяжении сотен миллионов лет, возвращается в атмосферу всего за одну-двести лет.

Знаете ли вы, что при сжигании 6,3 фунта бензина образуется 20 фунтов двуокиси углерода? Хотите узнать как?

Углерод в воздухе - это хорошо, плохо или просто некрасиво ??

Теплица улавливает солнечную энергию внутри и сохраняет растения в тепле.

Вот важная вещь о CO 2 : это парниковый газ. Это означает, что CO 2 в атмосфере удерживает тепло вблизи Земли.Это помогает Земле удерживать часть энергии, которую она получает от Солнца, поэтому энергия не утекает обратно в космос.

Если бы не этот парниковый эффект, океаны Земли замерзли бы. Земля не была бы той красивой сине-зеленой планетой жизни, которой она является.

Если бы не парниковый эффект, Земля была бы ледяным шаром.

Итак, CO 2 и другие парниковые газы хороши - до определенной степени.Но CO 2 настолько хорошо удерживает тепло от Солнца, что даже небольшое увеличение CO 2 в атмосфере может привести к тому, что Земля станет еще теплее.

На протяжении всей истории Земли всякий раз, когда количество CO 2 в атмосфере увеличивалось, температура Земли также повышалась. А когда температура повышается, CO 2 в атмосфере повышается еще больше.

Этот график показывает, как температура и углекислый газ вместе увеличивались и уменьшались за последние 400 000 лет. Ссылка: http://www.epa.gov/climatechange/science/pastcc_fig1.html.

Исследовательские спутники НАСА изучают, сколько углерода растения забирают из атмосферы и как углерод перемещается по планете.

Посмотрите на прибор Climate Time Machine , чтобы увидеть, как CO 2 и температура менялись вместе на протяжении истории.

.

Что такое углеродный цикл?

ВИДЕО: Что такое углеродный цикл? Вот обзор менее чем за две минуты. Выписка

Синий углерод

Голубой углерод - это термин, обозначающий углерод, улавливаемый мировым океаном и прибрежными экосистемами. Морские травы, мангровые заросли, солончаки и другие системы на нашем побережье очень эффективны в хранении CO2. Эти области также поглощают и накапливают углерод гораздо быстрее, чем другие области, такие как леса, и могут продолжать это делать в течение миллионов лет.Углерод, обнаруженный в прибрежной почве, часто имеет возраст в тысячи лет. Когда эти системы повреждаются или нарушаются в результате деятельности человека, огромное количество углерода выбрасывается обратно в атмосферу, что способствует изменению климата.

Углерод является основой всего живого на Земле, он необходим для образования сложных молекул, таких как белки и ДНК. Этот элемент также находится в нашей атмосфере в виде двуокиси углерода (CO2). Углерод помогает регулировать температуру Земли, делает возможной любую жизнь, является ключевым ингредиентом пищи, которая поддерживает нас, и обеспечивает основной источник энергии для нашей глобальной экономики.

Углеродный цикл описывает процесс, в котором атомы углерода непрерывно перемещаются из атмосферы на Землю, а затем обратно в атмосферу. Поскольку наша планета и ее атмосфера образуют замкнутую среду, количество углерода в этой системе не меняется. Где находится углерод - в атмосфере или на Земле - он постоянно находится в движении.

На Земле большая часть углерода хранится в горных породах и отложениях, а остальная часть находится в океане, атмосфере и в живых организмах.Это резервуары или поглотители, по которым циркулирует углерод.

Углерод выбрасывается обратно в атмосферу при гибели организмов, извержении вулканов, возгорании пожаров, сжигании ископаемого топлива и с помощью множества других механизмов.

В случае океана углерод постоянно обменивается между поверхностными водами океана и атмосферой или хранится в течение длительных периодов времени в глубинах океана.

Люди играют важную роль в углеродном цикле благодаря такой деятельности, как сжигание ископаемого топлива или освоение земель.В результате количество углекислого газа в атмосфере быстро увеличивается; это уже значительно больше, чем когда-либо за последние 800 000 лет.

Стенограмма видео

Что такое углеродный цикл? Углерод - это химическая основа всего живого на Земле. Весь углерод, который у нас сейчас есть на Земле, равен тому количеству, которое у нас было всегда. Когда образуется новая жизнь, углерод образует ключевые молекулы, такие как белок и ДНК. Он также находится в нашей атмосфере в виде двуокиси углерода или CO2.Углеродный цикл - это природный способ повторного использования атомов углерода, которые перемещаются из атмосферы в организмы на Земле, а затем снова и снова возвращаются в атмосферу. Большая часть углерода хранится в горных породах и отложениях, а остальной - в океане, атмосфере и живых организмах. Это резервуары или поглотители, по которым циркулирует углерод. Океан - это гигантский сток углерода, который поглощает углерод. Морские организмы, от болотных растений до рыб, от водорослей до птиц, также производят углерод в процессе жизни и смерти.Иногда мертвые организмы становятся ископаемым топливом, которое при сгорании выделяет CO2, и цикл продолжается.

.

Что такое углеродный след

Углеродный след определяется как общее количество парниковых газов, производимых для прямой или косвенной поддержки деятельности человека, обычно выражаемое в тоннах эквивалента двуокиси углерода (CO2).

Другими словами: когда вы управляете автомобилем, двигатель сжигает топливо, в результате чего образуется определенное количество CO2, в зависимости от расхода топлива и пройденного расстояния. (CO2 - химический символ углекислого газа). Когда вы отапливаете свой дом нефтью, газом или углем, вы также выделяете CO2.Даже если вы отапливаете свой дом электричеством, при выработке электроэнергии также может выделяться определенное количество CO2. Когда вы покупаете продукты питания и товары, при производстве продуктов питания и товаров также выделяется некоторое количество CO2.

Ваш углеродный след - это сумма всех выбросов CO2 (углекислого газа), которые были вызваны вашей деятельностью в заданный период времени. Обычно углеродный след рассчитывается для периода времени в году.

Лучше всего рассчитать выбросы углекислого газа на основе расхода топлива.На следующем этапе вы можете добавить выбросы CO2 к своему углеродному следу. Ниже приводится таблица наиболее часто используемых видов топлива:

Примеры выбросов углерода:

  • На каждый (британский) галлон бензинового топлива выбрасывается 10,4 кг диоксида углерода (CO 2 ).
  • На каждый (США) галлон израсходованного бензинового топлива выбрасывается 8,7 кг диоксида углерода (CO 2 ).
  • Если ваш автомобиль потребляет 7,5 л дизельного топлива на 100 км, то поездка на расстояние 300 км потребляет 3 x 7.5 = 22,5 литра дизельного топлива, что увеличивает ваш личный углеродный след на 22,5 x 2,7 кг = 60,75 кг CO2.
What is a carbon footprint - definition Углеродный след - это сумма всех выбросов парниковых газов (обычно в основном CO2)

Примеры вклада углеродного следа:

Тип топлива единица
Выбросы CO2 на единицу
Бензин 1 галлон (Великобритания) 10.4 кг
Бензин
1 литр 2,3 кг
Бензин 1 галлон (США) 8,7 кг
Бензин 1 литр 2,3 кг
Дизель 1 галлон (Великобритания) 12,2 кг
Дизель 1 галлон (США) 9,95 кг
Дизель
1 литр 2.7 кг
Масло (отопление)
1 галлон (Великобритания) 13,6 кг
Масло (отопление) 1 галлон (США) 11,26 кг
Масло (отопление)
1 литр 3 кг


Каждое из следующих действий увеличивает ваш личный углеродный след на 1 кг CO2:

  • Поездка на общественном транспорте (поезд или автобус) на расстояние от 10 до 12 км (6.От 5 до 7 миль)
  • Проехать на автомобиле расстояние 6 км или 3,75 мили (исходя из 7,3 литра бензина на 100 км или 39 миль на галлон)
  • Летите на самолете на расстояние 2,2 км или 1,375 мили.
  • Проработайте ваш компьютер 32 часа (предполагается потребление 60 Вт)
  • Производство 5 пластиковых пакетов
  • Производство 2 пластиковых бутылок
  • Производство 1/3 американского чизбургера (да, при производстве каждого чизбургера выделяется 3,1 кг CO2!)

Для расчета вышеуказанных вкладов в углеродный след, был принят во внимание текущий баланс Великобритании для электричества и поездов.

Двуокись углерода - это так называемый парниковый газ, вызывающий глобальное потепление. Другими парниковыми газами, которые могут выделяться в результате вашей деятельности, являются, например, метан и закись азота [N2O]. Эти парниковые газы обычно также учитываются в углеродном следе. Они конвертируются в количество СО2, которое вызовет такие же последствия для глобального потепления в течение определенного периода времени, обычно 100 лет (это называется эквивалентным количеством СО2).

Немногие люди выражают свой углеродный след в килограммах углерода, а не в килограммах двуокиси углерода.Вы всегда можете перевести килограммы двуокиси углерода в килограммы углерода, умножив на коэффициент 0,27 (1 000 кг CO2 равняется 270 кг углерода). Смотрите мой комментарий к статье о личной ответственности за глобальное потепление.

Почему вы должны рассчитывать свой углеродный след

Углеродный след - очень мощный инструмент для понимания влияния личного поведения на глобальное потепление. Большинство людей шокированы, когда видят, какое количество CO2 создает в результате их деятельности! Если вы лично хотите внести свой вклад в предотвращение глобального потепления, расчет и постоянный мониторинг вашего личного углеродного следа имеют важное значение.

Для зарегистрированных пользователей на этом веб-сайте есть калькулятор углеродного следа, который позволяет сохранять отдельные действия, такие как, например, путешествия на машине, поезде, автобусе или самолете, потребление топлива, счета за электричество и т. д. (мы называем индивидуальные взносы «углеродными марками»). Затем вы можете увидеть количество СО2, созданное для каждого отдельного действия. Вы можете сделать это заранее и использовать это как помощь для принятия решений или впоследствии, чтобы постоянно подводить итоги выбросов углекислого газа.Щелкните здесь, чтобы увидеть образец углеродного следа некоторых видов деятельности.

Автономный калькулятор углеродного следа и потребления первичной энергии (таблица Excel) уже доступен в разделе загрузки.

На этом сайте доступны графики выбросов CO2 на душу населения по странам (средний углеродный след по странам). В среднесрочной и долгосрочной перспективе углеродный след должен быть сокращен до менее 1 000 кг CO2 в год на человека. Это максимальное пособие для стабильной жизни.

.

Смотрите также