Принцип защиты от защиты от углеродных волокон: как инновационные материалы защищают гонщиков

В высокоскоростной езде, экстремальных видах спорта или ежедневной поездке шлемы являются решающим защитным снаряжением для безопасности головы. С быстрым развитием материаловедения традиционные пластиковые или металлические шлемы постепенно заменяются на Высокопроизводительные композитные материалы. Углеродные шлемыиз-за их превосходных физических свойств стали лучшим выбором для профессиональных спортсменов и высококлассных пользователей.

1. Молекулярная структура углеродного волокна: анализ защитных преимуществ на микроуровне

Основная единица углеродного волокна состоит из кристаллов атома углерода диаметром всего 5-10 микрометров. Он образует многослойную структуру посредством высокотемпературной карбонизации и отверждения смолы. Этот молекулярный дизайн дает углеродному волокну несколько важных характеристик:

Высокое соотношение прочности к весу: Плотность углеродного волокна составляет всего 1,6 г/см сегодня, около четверти стали, однако его прочность на растяжение может достигать 5000 МПа, что более чем в десять раз больше, чем в стали. Это позволяет ему эффективно противостоять огромной влиятельной силе, полученной во время высокоскоростных столкновений.

Анизотропная стойкость: Межслойное расположение углеродного волокна является направленным, что позволяет материалу поглощать энергетический слой по слону при воздействии, предотвращая внезапные переломы.

Отличная устойчивость к усталости: Материалы из углеродного волокна не деформируются при длительных вибрациях или повторных воздействиях, намного превосходя срок службы традиционных материалов для шлема.

Объяснение инженера

«Концепция защитного дизайна углеродных шлемов состоит в том, чтобы поглощать воздействие путем« смягчения жесткого »подхода. Когда происходит столкновение, материал подвергается контролируемой деформации, чтобы постепенно рассеивать силу удара. В то же время внутренняя сотовая структура действует как пружина, смягчающая по этапам, в конечном итоге контролируя силу удара в пределах безопасного порога, который человеческий организм может выдержать ».

2. «Тройная защита» углеродных шлемов.

Основываясь на уникальных свойствах углеродного волокна, защитная конструкция шлемов углеродного волокна можно разделить на три ключевых слоя:

Внешний слой оболочки: Жесткая защита. Внешняя оболочка углеродного волокна является первой линией защиты для шлема. Он обладает сильным сопротивлением проколам, эффективно защищающей от острых объектов, таких как камни и фрагменты металла. Кроме того, поверхностное смоляное покрытие уменьшает трение, сводя к минимуму воздействие вращения во время столкновений, что помогает предотвратить сотрясения мозга.

Грязный слой: Абсорбция энергии. Амортирующий слой между оболочкой и внутренней подкладкой (обычно из EPS или пены EPP) еще больше поглощает энергию остаточного удара. После того, как внешняя оболочка рассеивает удар, амортирующий слой поглощает оставшуюся энергию посредством деформации сжатия. Благодаря легкой природе углеродного волокна толщина амортизационного слоя может быть увеличена без значительного веса в шлем.

Внутренний слой подкладок: Комфорт и стабильность Внутренняя подкладка обычно изготавливается из антибактериальных и дышащих тканевых материалов, точно подгоняющих кривую головы. Кроме того, низкая теплопроводность углеродного волокна гарантирует, что шлем сохраняет охлаждение головы в горячей среде, не позволяя гонщикам удалять свои шлемы из -за перегрева.

Сравнение случая

В испытании на удар 50 км/ч традиционные пластиковые шлемы ABS передают силу удара в голову, при этом результаты испытаний показывают, что сила может достигать 250 г, превышая порог безопасности (200G). Напротив, в тех же условиях сила удара углеродного волокна составляет всего 180 г, а внешняя оболочка остается нетронутой, причем амортизационный слой восстанавливает 70% его деформации.

3. Дополнительные преимущества шлемов из углеродного волокна

Помимо отличных производительности безопасности, углеродные шлемы также предлагают несколько других примечательных преимуществ:

Легкий дизайн

Углеродные шлемы весят только 280-350 г, что значительно уменьшает деформацию шеи по сравнению с традиционными шлемами (450-600 г). Это особенно полезно для длительных аттракционов, таких как дорожные гонки и катание на горных велосипедах.

Аэродинамическая оптимизация

Из -за высокой пластичности углеродного волокна можно спроектировать сложные изогнутые формы, значительно снижая сопротивление ветра. Профессиональные командные тесты показали, что углеродные шлемы экономят около 5% расходов на энергию со скоростью 40 км/ч.

Экологическая устойчивость

Basaltmssolutions использует инновационную технологию утилизации термопластичного углеродного волокна, где старые шлемы можно разобрать и превратить в детали спортивного оборудования, сокращать отходы ресурсов и способствовать устойчивому развитию.

4. Будущие тенденции шлемов углеродного волокна

С непрерывными технологическими достижениями применение углеродных шлемов расширяется:

Интеллектуальная интеграция

Из-за слабого электромагнитного экранирования углеродного волокна, шлемы могут легко интегрировать датчики для мониторинга воздействия в режиме реального времени, предоставляя потенциальные оповещения о рисках через мобильные приложения.

Межотраслевые приложения

Материалы из углеродного волокна превосходно работают не только в велосипедных шлемах, но и в мотоциклетных шлемах, пожарных шлемах и других полях, благодаря их легкой и высокотемпературной сопротивлении (некоторые модели могут выдерживать краткосрочные высокие температуры до 300 ° C).

Стоимость демократизации

Благодаря непрерывной оптимизации производственных процессов (таких как технология автоматической обмотки нити), стоимость углеродных волоконных шлемов значительно снизилась с первоначальных десятков тысяч юаней до 2000-5000 юаней, что делает их все более доступными для широкой общественности.

5. Как правильно выбрать и поддерживать углеродные шлемы?

Советы по выбору:

Выберите шлемы с сертификацией EN 1078, CPSC или MIPS, чтобы обеспечить соответствие международным стандартам безопасности.

Проверьте, снимается и моется ли подкладка шлема, и вентиляционные отверстия интегрированы с слоем углеродного волокна, чтобы избежать слабых точек связывания.

Техническое обслуживание делает и не делает:

Избегайте воздействия шлема на органические растворители, такие как ацетон, так как они могут корродировать покрытие смолы.

Даже если шлем выглядит нетронутым, его следует заменить после столкновения, так как внутренняя структура могла быть повреждена.

Углеродные шлемы не только представляют собой последние достижения в области материаловедения, но и демонстрируют глубокую обеспокоенность по поводу безопасности гонщика. Basaltmssolutions, как Профессиональный поставщик композитных материалов, продолжает вводить новшества и продвигать технологии композитных материалов, стремясь предоставить пользователям самую передовую и безопасную защиту от шлема. От велосипедов до мотоциклов, от экстремальных видов спорта до ежедневных поездок на поездки, углеродные волокно -волокно переопределяют стандарты безопасности.