BLACK ALUMINUM

09.07.2022

Внимание. Статья не проходила научную редактуру. Перед чтением ознакомьтесь с отказом от ответственности.

Черный алюминий - так называли углепластик с квазиизотропной укладкой волокон.

Квазиизотропная укладка – укладка, дающая мнимую (ложную) изотропию свойств материала на макроуровне. Например, укладка слоев в направлениях [0/-45/+45/90] – дает изотропию свойств в плоскости укладки волокон.

Например, если алюминиевую деталь заменить на карбоновую но с квазиизотропной укладкой волокон, деталь будет той же прочности, но почти в 2 раза легче. То есть, в теории, можно просто укладывать углеродные волокна в направлениях [0/-45/+45/90] до тех пор, пока деталь не будет требуемой толщины и получить в детали/изделии характеристики прочности как у авиационного алюминия, но при этом углепластиковая деталь будет почти в 2 раза легче.

При попытке проектирования нового изделия неизбежно встает вопрос об оптимальной укладке волокон. Поиску направления действия наибольших напряжений. Однако, не всегда можно однозначно определить направления нагрузок и т.д. Есть риск "пропустить" слабый участок, не предусмотреть в этом направлении волокон. Концепция black aluminum говорит: даже если ничего не придумывать и уложить волокна "во все стороны одинаково" прочность будет не хуже чем у авиационного алюминия, а масса при этом будет в 2 раза ниже.

Конечно, это попытка работать с композитами как с металлами. При таком подходе не реализуется большая часть потенциала непрерывно армированных ПКМ. Так как основа проектирований ПКМ – укладка волокон в направлениях наибольших нагрузок, разгружая ненужные направления укладки и выигрывая в массе.