Temelj razvoja vesoljskega področja je sprememba tehnologije in materialov. Aerodinamika, inženirska kibernetika in novi kompozitni materiali so vsi njeni pomembni deli. Danes so kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken eni bolj vpadljivih. Kompozitni materiali iz ogljikovih vlaken večinoma uporabljajo smolo kot matriko za oblikovanje stabilne fizične strukture, kažejo močne mehanske lastnosti in imajo prednost, da so lahki, kar vodi v celoviti zmogljivosti med kompozitnimi materiali. Poliaril eter ketonski polimer je v središču trenutne raziskovalne smeri termoplastičnih smol. Kompozitni material, ki nastane po fuziji z neprekinjenimi ogljikovimi vlakni, ima očitne prednosti. Hkrati je mogoče premagati težave, ki obstajajo v procesu priprave. Nato kompozitni material poliaril eter keton iz ogljikovih vlaken Ali bo postal ključni material za razvoj vesoljske industrije?
Kaj je poli(aril eter keton)?
Poliaril eter keton, imenovan PAEK, je vrsta kristalnega polimera, v katerem so fenilenski obroči povezani preko kisikovih mostov (eterske vezi) in karbonilnih skupin (ketoni). Glede na vrstni red in razmerje eterskih vezi, ketonskih skupin in benzenovih obročev v molekulski verigi lahko nastane veliko različnih polimerov. Obstajajo predvsem sorte, kot so polieterreterketon (PEEK), polieterketon (PEK), polieterketoneketon (PEKK), polieterreterketonketon (PEEKK) in polieterketoneterketonketon (PEKEKK).
Ali so lastnosti kompozitnih materialov iz ogljikovih vlaken poliaril eter keton primerne za uporabo v letalstvu?
Kompoziti poliaril eter ketona (CF/PAEK), ojačani z ogljikovimi vlakni, so dejansko primerni za uporabo v vesolju in se vse bolj uporabljajo v različnih aplikacijah v vesolju. Polimer poliaril eter ketona (PAEK) je znan po svoji visoki temperaturni stabilnosti, kemični odpornosti in mehanski trdnosti. V kombinaciji z ojačitvami iz ogljikovih vlaken ima naslednje prednosti glede zmogljivosti, ki so potrebne v vesoljski industriji.
1. Visoko razmerje med trdnostjo in težo: kompoziti iz ogljikovih vlaken so znani po svojem odličnem razmerju med trdnostjo in težo, kar je ključnega pomena za vesoljsko načrtovanje za doseganje lahkih struktur brez ogrožanja trdnosti.
2. Togost: kompozitni materiali CF/PAEK imajo visoko togost in zagotavljajo strukturno celovitost in stabilnost za komponente v vesoljskih aplikacijah. Ta togost je še posebej pomembna za ohranjanje oblike in delovanja kritičnih delov.
3. Odpornost na visoke temperature: polimeri PAEK, vključno s PEEK, imajo odlično stabilnost pri visokih temperaturah. Ta funkcija je kritična v vesoljskih okoljih, kjer so lahko komponente med delovanjem izpostavljene visokim temperaturam.
4. Kemična odpornost: polimeri PAEK lahko prenesejo različne kemikalije, zaradi česar so kompoziti CF/PAEK primerni za aplikacije, ki zahtevajo izpostavljenost močnim kemikalijam ali okoljskim pogojem.
5. Odpornost proti utrujenosti: Kompoziti iz ogljikovih vlaken, če so pravilno zasnovani in izdelani, lahko izkazujejo dobro odpornost proti utrujenosti, kar je zelo pomembno za komponente, ki so izpostavljene cikličnim obremenitvam v vesoljskih aplikacijah.
6. Dimenzijska stabilnost: ti kompozitni materiali imajo običajno dobro dimenzijsko stabilnost ter ohranijo svojo obliko in velikost v različnih okoljskih pogojih, kar je ključnega pomena za natančne letalske komponente.
7. Električna izolacija: kompoziti CF/PAEK imajo na splošno dobre električne izolacijske lastnosti, zaradi česar so primerni za aplikacije, kjer je treba zmanjšati električno prevodnost.
8. Odpornost proti koroziji: Kompoziti iz ogljikovih vlaken ne korodirajo, kar zagotavlja vzdržljivost in dolgo življenjsko dobo letalskih struktur, zlasti v primerjavi s kovinskimi alternativami.
Samo z vidika zmogljivosti lahko kompozitni materiali CF/PAEK resnično izpolnjujejo stroge zahteve vesoljskega področja in jih je mogoče predelati v različne strukturne elemente, notranje komponente, nosilce in številne dele, ki zahtevajo izjemno moč in težo. Vendar pa obstaja veliko vrzeli, ki jih je treba premagati, da bi to spremenili v resničnost. Težko je že pripraviti kompozitne materiale CF/PAEK, kaj šele razna kasnejša testiranja in težave pri nanašanju.