УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА

УГЛЕРОДНЫЕ ВОЛОКНА волокна, состоящие
в основном из углерода. У. в. обычно получают термич. обработкой химия,
или природных органич. волокон, при к-рой в материале волокна остаются
гл. обр. атомы углерода. Темп-pa обработки может составлять менее 900 ⁰С
(такие У. в. содержат 85-90% углерода), 900-1500 ⁰С (95-99%)
или 1500- 3000 °С (более 99%). Помимо обычных органич. волокон (чаще всего
вискозных и полиакрилонитрильных), для получения У. в. могут быть использованы
спец. волокна из фенольных смол, лигнина, каменноугольных и нефтяных пеков.

У. в. могут иметь разнообразную текст.
форму, определяемую чаще всего формой исходного сырья (непрерывные или
штапельные нити, жгуты, ленты, войлок, ткани и др.). Возможна также переработка
У. в. в тканые и нетканые материалы с использованием обычного текст. оборудования.

У. в. имеют исключительно высокую теплостойкость:
при тепловом воздействии вплоть до 1600-2000 ⁰С в отсутствии
кислорода механич. показатели волокна не изменяются. Это предопределяет
возможность применения У. в. в качестве тепловых экранов и теплоизоляционного
материала в высокотемпературной технике. На основе У. в. изготавливают
армированные пластики, к-рые отличаются высокой абляционной стойкостью
(см. Углеродопласты).

У. в. устойчивы к агрессивным химич. средам,
однако окисляются при нагревании в присутствии кислорода. Их предельная
темп-pa эксплуатации в возд. среде составляет 300-350 °С. Нанесение на
У. в. тонкого слоя карбидов, в частности SiC, или нитрида бора позволяет
в значит. мере устранить этот недостаток. Благодаря высокой хим. стойкости
У. в. применяют для фильтрации агрессивных сред, очистки газов, изготовления
защитных костюмов и др.

Изменяя условия термообработки, можно получить
У. в. с различными электрофизич. свойствами (удельное объёмное электрич.
сопротивление от 2*10^-3 до 10⁶ ом*см) и использовать
их в качестве разнообразных по назначению электронагревательных элементов,
для изготовления термопар и др.

Активацией У. в. получают материалы с большой
активной поверхностью (300- 1000 м²/г), являющиеся прекрасными
сорбентами. Нанесение на волокно катализаторов позволяет создавать катали-тич.
системы с развитой поверхностью.

Обычно У. в. имеют прочность порядка 0,5-1
Гн/м²
(50-100 кгс/мм²) и модуль 20-70
Гн/м²
(2000-7000 кгс/мм²), а подвергнутые ориентационной
вытяжке - прочность2,5-3,5 Гн/м² (250-350
кгс/мм²)
и модуль 200-450 Гн/м²(20*10³ - 45*10³
кгс/мм²). Благодаря низкой плотности (1,7-1,9 г/см³)
по уд. значению (отношение прочности и модуля к плотности) механич. свойств
У. в. превосходят все известные жаростойкие волокнистые материалы. На основе
высокопрочных и высокомодульных У. в. с использованием полимерных связующих
получают конструкционные углеродопласты. Разработаны композиционные материалы
на основе У. в. и керамических связующих, У. в. и углеродной матрицы, а
также У. в. и металлов, способные выдерживать более жёсткие температурные
воздействия, чем обычные пластики.

Лит.: Конкин А. А., Углеродные и
другие жаростойкие волокнистые материалы, М., 1974. А.А.Конкин.

А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я