Перевага карбону перед іншими матеріалами пов'язано з його видатними властивостями. В першу чергу це мала вага і разом з тим приголомшлива міцність, так само висока стабільність і відмінна опірність втоми. Поєднання всіх цих достоїнств в одному матеріалі і робить його унікальним і незамінним у багатьох галузях.
Щоб краще зрозуміти, як один матеріал може мати такою кількістю чудових властивостей, необхідно знати, що таке карбон з чого і як його отримують.
Карбон, він же вуглепластик, він же графіт - найчастіше під цим терміном мають на увазі виріб, зроблене з композитного матеріалу з застосуванням вуглеволокна.
Композит має на увазі поєднання двох і більше компонентів з різними властивостями. Наприклад, пап'є-маше (волокна паперу і клей), деревина (волокна целюлози і лігнін), армовані пластики (полімер і підсилює матеріал), залізобетон (металевий каркас і бетон).
Самі по собі компоненти цих матеріалів не володіють якимись унікальними характеристиками міцності, але виступаючи в союзі, надають матеріалу нових властивостей, де кращі сторони одного матеріалу доповнюють кращі сторони іншого. Композитами можна вважати практично всі структури, всі тканини організмів рослинного і тваринного світу. Тому, можна сміливо стверджувати, що всі найдосконаліші матеріали є композиційними.
У армованих пелюстках на основі вуглеволокна в ролі матриці (полімерного сполучного) виступає смола (поліефірна, вініл ефірна, епоксидна, рідше інші смоли), а посилює основу складають, розташовані в ній, вуглеволокна.
Смола утримує волокна в заданому положенні, тобто підтримує форму і задає початкову характеристику пластика. Волокна ж, забезпечують підвищені механічні та фізичні властивості.
Саме вуглеволокно, виробляють з лінійного полімеру акрилонітрилу (один з поширених способів), аморфного речовини білого кольору. Речовина обробляється в автоклаві під великим тиском і високій температурі. Температурна обробка складається з декількох умовних етапів, які узагальнено можна назвати - обугливанием синтетичного волокна.
Перший - представляє собою нагрів вихідного (віскозного або поліакрилонітрильного) волокна при високій температурі, при цьому відбувається його обвуглювання.
Другий - «стадія карбонізації» - нагрів волокна в середовищі інертного газу при температурах від 800 до 1500 ° C. В результаті карбонізації відбувається утворення вуглецевих структур і видалення сторонніх включень.
Так створюються дуже тонкі волокна (близько одного мікрона в діаметрі), що мають надзвичайно високу осьову силу. Ці волокна сплітаються в нитки, які можуть бути односпрямованим або сплетені в тканину.
Плетіння тканини, в свою чергу, може мати багато видів. Поширеними є: плейн (plain) - полотняне, просте, плетіння; твил (twill) - саржевое, діагональне плетіння (ялинка); сатин (satin) - гладка, блискуча лицьова поверхня, на якій переважають уточнив нитки.
Говорячи про вуглепластика можна залишити поза увагою таке найважливіша перевага перед іншими матеріалами - анизотропность. На відміну від металів, які мають ізотропності (тобто незалежністю властивостей від напрямку), вуглеволокна мають виражену анізотропію, тобто чітку залежність своїх фізичних властивостей від напряму. Це унікальна властивість можна використовувати для додання конструкції необхідних характеристик. Використовуючи орієнтацію волокон у виробі при створенні, наприклад, велосипедної рами з карбону, інженер може збільшити торсионную жорсткість при цьому зробити її пружною і податливою до поздовжніх навантажень. Це властивість дозволить рамі краще гасити удари.
Крім того, на відміну від металів вуглепластик не обмежений свободою при виборі форми виробів. Якщо в металевій конструкції складність форми обмежується вигинами і з'єднаннями (які неминуче знижують міцність і є концентраторами навантаження), то виріб з карбону може формуватися як єдине ціле, не залежно від складності конструкції. Це дозволяє уникнути появи слабких місць - концентраторів навантажень, тому що навантаження розподіляється по всій площі.
Також можна відзначити відмінні демпфирующие і фрикційні властивості вуглепластика. Завдяки останнім, карбон все частіше використовується у виробництві зчеплень і гальмівних механізмів hi-end класу.
Поєднання перерахованих вище якостей робить цей дивовижний матеріал незамінним у багатьох галузях. Не дарма за останні десятиліття асортимент виробів з карбону багаторазово зріс. Сьогодні такі високотехнологічні галузі як космонавтика, авіація, професійний спорт неможливо уявити без цього унікального, незамінного, красивого матеріалу. Матеріалу сьогодення і майбутнього - вуглепластика.