Где и как композиты
помогают людям?

Начало использования карбона в автопроме сродни находке святого грааля. Высокая прочность и низкий вес карбона способствовали его активному применению в производстве спорткаров, электроавтомобилей и тюнинг-проектов. К тому же использование углепластика повышает безопасность конструкции, уменьшает расход топлива и, как следствие, снижает выбросы углекислого газа в атмосферу.

Карбон применяют от производства элементов интерьера до несущего кузова-монокока и основных автозапчастей. Стойкость к истиранию, крошению и коррозии значительно снижает затраты на обслуживание композитных деталей.

Koenigsegg Regera - яркий пример гиперкара почти целиком выполненного из карбона. В машине углепластик используется от монокока, кузовных элементов и патрубков до колес, сидений и тормозов.

Магия, как ни странно, таится в предельной жесткости карбоновой рамы, что заставляет подвеску работать максимально эффективно. Менее жесткая конструкция рамы во время движения прогибается и перемещается, а при езде по неровным поверхностям она вибрирует, резонируя с кочками.

В автопроме композиты используют не только в люксовых спорткарах, но и в серийном производстве. В электромобилях критически важно добиться минимального веса, поэтому кузов BMW i3 целиком выполнен из углекомпозита.
Тираж i3 составил 27 000 штук.

Углепластик нашел применение и в классических моделях. Например, в BMW 7 серии кузов на 3% состоит из углеродного волокна. Технология Carbon Core позволила снизить вес машины на 130 кг и достичь самых низких выбросов CO2 в своем классе.

Композиты - пожалуй наиболее прогрессивный конструкционный материал. С их помощью создаются корпуса с более совершенными физико-механическими свойствами. Их активно используют при создании различных приборов и механизмов, ветрогенераторов, корпусов яхт, железнодорожном и метростроении, а также смежных с ними инфраструктурных объектах.

Например, чтобы изготовить более тонкие лопасти ветрогенераторов, увеличив их размер, прочность и снизив вес, вместо стеклопластика используют углепластик. Но стоимость чисто углепластиковых лопастей высока, поэтому на помощь приходят гибридные композиты. За счет снижения веса вагонов, углепластик помогает увеличить длину железнодорожного состава, повысить прочность конструкции и максимальную скорость поезда.

В сентябре 2018 китайский производитель CRRC представил первый в мире беспилотный поезд метро из углепластика Cetrovo. Композитная конструкция стала легче на 30-40% обычного состава, что позволило снизить потребление энергии более чем на 20%. Несмотря на высокую стоимость, производитель гарантирует отсутствие повреждений поезда, таких как усталость и коррозия, в течение 30-ти летнего периода эксплуатации.

По сравнению с металлами, углепластик дает авиаконструкторам возможность совместить аэродинамическую эффективность, экономию топлива и снижение шума двигателя, оптимизировав форму конструкции. Композитные аэрокосмические детали и узлы выигрывают у алюминия не только в весе, но и в снижении затрат на обслуживание, устойчивости к давлению, отсутствии коррозии, повышенной гибкости и прочности.

Перечисленные преимущества позволяют снизить количество деталей, увеличить дальность полета, долговечность изделий, безопасность и комфорт пассажиров. Углепластик используют для изготовления крыльев, лопастей, корпусов авиакосмических аппаратов, сопел двигателей, обтекателей ракет и многих других деталей.

В ракетах SpaceX Falcon Heavy и Falcon 9 композиты используются не только в обтекателях. Переходники, секции соединяющие верхнюю и нижнюю ступень, также являются композитной структурой и изготовлены из углепластика и алюминиевых сот.

Широкофюзеляжные Boeing 787 Dreamliner и Airbus A350 XWB более чем наполовину состоят из композитных деталей.

Конкурент Boeing и Airbus - отечественный МС-21. Его конструкция более чем на 30% состоит из композитных материалов.

Желая стать быстрее, выше и сильнее своих соперников, спортсмены готовы покупать более дорогую спортивную экипировку. Её обычно совершенствуют композиты. Низкий вес увеличивает скорость, а высокая прочность позволяет выдерживать предельные нагрузки в воде и на суше, повышая безопасность и срок службы.

Карбон используют в производстве велосипедов, спортивных яхт, досок для серфинга, клюшек и аксессуаров для гольфа, теннисных ракеток, сноубордов, лыж, хоккейных клюшек, удочек и другой продукции.

Компания Wilson использует карбон в теннисных ракетках, чтобы увеличить жесткость, которая дает ракетке взрывную энергию, а комбинированная конструкция рукоятки российской хоккейной клюшки Заряд из разнонаправленного углеволокна значительно снижает вес и увеличивает упругость.

В протезировании композиты настолько эффективны, что Оскар Писториус, бывший южноафриканский бегун с двойной ампутацией ног, в 2008 был обвинен в использовании углепластиковых протезов, которые давали ему 30% преимущество над здоровыми бегунами. В 2012 он стал первым бегуном с ампутацией в истории, принявшем участие в Олимпийских играх в Лондоне.

Новая миссия города состоит в удержании талантливых людей, поэтому облик зданий стал играть непомерно высокую роль. Стоимость реализации нестандартных архитектурных задумок традиционными методами может оказаться чрезмерно высокой, особенно учитывая дальнейшие затраты на обслуживание и владение. На помощь приходят композиты. Они могут использоваться в эстетических и функциональных целях.

Поскольку композитные изделия изготавливаются в матрицах-формах, есть возможность создавать фасады, интерьеры, крыши, перила, навесы, трубы, мосты и другие элементы практически любой геометрии. Низкий вес позволяет использовать легкую систему крепежа, а подбор правильных связующих делает композитные изделия негорючими.

Для необычного фасада Центра Гейдара Алиева в Баку были выбраны именно стеклопластиковые панели, так как они значительно превосходят стальные конструкции.

Основные преимущества таких панелей - высокая долговечность, стойкость, минимальная толщина всего в несколько миллиметров, отсутствие стальной арматуры и низкий вес. Это позволило рабочим точно и быстро монтировать панели вручную.