Základním kamenem rozvoje leteckého a kosmického oboru je změna technologie a materiálů. Aerodynamika, inženýrská kybernetika a nové kompozitní materiály jsou jeho důležitými součástmi. V dnešní době jsou kompozitní materiály z uhlíkových vláken jedny z nejpoutavějších. Kompozitní materiály s uhlíkovými vlákny většinou používají pryskyřici jako matrici k vytvoření stabilní fyzikální struktury, vykazují silné mechanické vlastnosti a mají tu výhodu, že jsou lehké, což vede ke komplexnímu výkonu mezi kompozitními materiály. Polyaryletherketonový polymer je středem zájmu současného směru výzkumu termoplastických pryskyřic. Kompozitní materiál vytvořený po fúzi s kontinuálním uhlíkovým vláknem má zjevné výkonnostní výhody. Současně mohou být překonány obtíže existující v procesu přípravy. Pak kompozitní materiál z uhlíkových vláken polyaryletherketon Stane se klíčovým materiálem pro rozvoj letectví a kosmonautiky?
Co je to poly(aryletherketon)?
Polyaryletherketon, označovaný jako PAEK, je typ krystalického polymeru, ve kterém jsou fenylenové kruhy spojeny přes kyslíkové můstky (etherové vazby) a karbonylové skupiny (ketony). V závislosti na pořadí a poměru etherových vazeb, ketonových skupin a benzenových kruhů v molekulárním řetězci lze vytvořit mnoho různých polymerů. Existují především odrůdy jako polyetheretherketon (PEEK), polyetherketon (PEK), polyetherketoneketon (PEKK), polyetheretherketoneketon (PEEKK) a polyetherketoneetherketoneketon (PEKEKK).
Jsou vlastnosti polyaryletherketonových kompozitních materiálů z uhlíkových vláken vhodné pro použití v oblasti letectví?
Polyaryletherketonové (CF/PAEK) kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny jsou skutečně vhodné pro použití v letectví a stále více se používají v různých leteckých aplikacích. Polyaryletherketonový (PAEK) polymer je známý pro svou vysokou teplotní stabilitu, chemickou odolnost a mechanickou pevnost. V kombinaci s výztuhami z uhlíkových vláken má následující výkonnostní výhody, které jsou potřebné v leteckém průmyslu.
1. Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Kompozity z uhlíkových vláken jsou známé svým vynikajícím poměrem pevnosti k hmotnosti, který je rozhodující pro návrh leteckého průmyslu pro dosažení lehkých konstrukcí bez kompromisů v pevnosti.
2. Tuhost: Kompozitní materiály CF/PAEK mají vysokou tuhost a zajišťují strukturální integritu a stabilitu součástí v leteckých aplikacích. Tato tuhost je zvláště důležitá pro zachování tvaru a výkonu kritických částí.
3. Odolnost vůči vysokým teplotám: Polymery PAEK, včetně PEEK, mají vynikající stabilitu při vysokých teplotách. Tato funkce je kritická v leteckém prostředí, kde mohou být součásti během provozu vystaveny vysokým teplotám.
4. Chemická odolnost: Polymery PAEK mohou odolat řadě chemikálií, díky čemuž jsou kompozity CF/PAEK vhodné pro aplikace, které vyžadují vystavení drsným chemikáliím nebo podmínkám prostředí.
5. Odolnost proti únavě: Kompozity z uhlíkových vláken, pokud jsou správně navrženy a vyrobeny, mohou vykazovat dobrou odolnost proti únavě, což je velmi důležité pro součásti vystavené cyklickému zatížení v leteckých aplikacích.
6. Rozměrová stabilita: Tyto kompozitní materiály mají tendenci mít dobrou rozměrovou stabilitu a zachovávají si svůj tvar a velikost za různých podmínek prostředí, což je rozhodující pro přesné letecké součásti.
7. Elektrická izolace: Kompozity CF/PAEK mají obecně dobré elektroizolační vlastnosti, díky čemuž jsou vhodné pro aplikace, kde je třeba minimalizovat elektrickou vodivost.
8. Odolnost proti korozi: Kompozity z uhlíkových vláken nekorodují, což zajišťuje odolnost a dlouhou životnost leteckých konstrukcí, zejména ve srovnání s kovovými alternativami.
Pouze z hlediska výkonu mohou kompozitní materiály CF/PAEK skutečně splnit přísné požadavky leteckého a kosmického průmyslu a lze je zpracovat na různé konstrukční prvky, vnitřní součásti, držáky a mnoho dílů, které vyžadují extrémní pevnost a hmotnost. Existuje však mnoho mezer, které je třeba překonat, aby se to stalo skutečností. Je již obtížné připravit kompozitní materiály CF/PAEK, natož pak různé následné zkoušky a aplikační záležitosti.