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.