G10-CR Епоксидни материјал: Прилагођен за индустријску опрему и компоненте за ултра ниске температуре

G10-CR Епоксидни материјал: Прилагођен за индустријску опрему и компоненте за ултра ниске температуре

G10-CR epoksidni laminat od staklenih vlakana specijalna je varijanta standardnog G10 materijala, projektovanog za primenu u ekstremno niskim temperaturama. Posebno dizajniran za sredine blizu apsolutnoj nuli, neophodan je u naprednim oblastima poput superprovodljivosti i istraživanja dubokog svemira.

Kako G10-CR postiže performanse na ultra niskim temperaturama?

Sposobnost G10-CRa da izdrži temperature niske do -270°C, blizu apsolutne nule, proizilazi iz optimizacije njegove formulacije, jedinstvene slojevite kompozitne strukture i proizvodnog procesa pogodnog za niske temperature. Ovaj sveobuhvatan pristup rešava uobičajene probleme krtosti, deformacije i degradacije performansi konvencionalnih materijala u uslovima ekstremnog hladjenja.

1. Modifikacija sistema smole za primenu u dubokom hlađenju

Кључна разлика између G10-CR и стандардних G10 материјала налази се у њиховом искључивом систему епоксидних смола за ниске температуре. G10-CR користи оптимизовану матрицу чврсте епоксидне смоле катализоване амином, која се разликује од конвенционалних G10 смола. Произвођач је намерно смањио модул еластичности смоле кроз овај дизајн формуле, ефикасно минимизирајући крхкост материјала на ниским температурама. Чак и када температура падне на ниво течног хелијума, смола показује само благу крхкост са микро-пукотинама, спречавајући структурни колапс. Механичка својства показују максимални пад до 20%, што је знатно боље у односу на стопу кварова обичних епоксидних материјала у криогеним условима. Поред тога, ова смола одржава јаку адхезију према стакленим влакнима на ниским температурама, избегавајући одлењивање интерфејса услед екстремне хладноће и обезбеђујући структурни интегритет.

2. Стабилност на ниским температурама ламиниране структуре од стаклених влакана

Овај композитни материјал, који се сврстава у стаклена тканина/епоксидно ламинирано платно, израђује се вишеслојном обрадом стаклених влакана импрегнираних смолом под дејством високе температуре и притиска. Стаклена влакна по природи имају изузетну стабилност на ниским температурама, одржавајући интегритет структуре и перформансе без значајног пада чак и на ултра ниским температурама, чиме обезбеђују основну потпору као главни оквир. Вишеслојна конфигурација ефикасно расподељује термичке напоне који настају у криогеним условима, спречавајући пуцање услед концентрације напона. Експериментални подаци показују да ова конструкција остварује 2,45 пута већу чврстоћу на смичење у односу на собну температуру, на 77K (температура течног азота). Напомиње се да материјал задржава скоро потпуну чврстоћу на смичење чак и када се охлади до 4,2K (температура течног хелијума), ефикасно надокнађујући минималан губитак перформанси услед оштрине смоле на ниским температурама.

3. Ниска топлотна проводљивост смањује оштећења услед топлотног напона на ниским температурама

Материјал G10-CR има топлотну проводљивост од само 7,0×10^-4 kcal/s/cm²(°C/cm), због чега је изузетан топлотни изолатор. У криогеним условима, ова особина драматично смањује пренос топлоте са спољашњих извора ка криогеној опреми, истовремено спречавајући екстремно ширење и скупљање услед великих разлика у температури. Минимизирајући структурна оштећења изазвана топлотним напоном и избегавајући оштећења од замора услед понављања топлотних циклуса, материјал одржава стабилне перформансе током продуженог рада на ниским температурама.

4. Ниска хигроскопност спречава деградацију структуре на ниским температурама

Наслеђује карактеристику ниског упијања влаге као и материјали серије G10, са стопом апсорпције воде у трајању од 24 сата од само око 0,11%. У условима ниске температуре, влага у материјалу може кондензовати у облику леда или чак чврстих кристала леда, што изазива ширење запремине, нарушајући тако унутрашњу структуру и доводећи до пукотина и деградације перформанси. Међутим, G10-CR-ов изузетно низак степен упијања воде спречава унутрашња оштећења услед циклуса замрзавања и отапања или у условима ниске температуре и високе влажности, одржавајући структурну и перформансу интегритета на ниским температурама. Ово додатно побољшава његову прилагодљивост условима рада на ултра ниским температурама.

Како се овај материјал понаша на ултра ниским температурама?

Материјал показује изузетну отпорност на температуру: може стабилно да поднесе екстремно ниске температуре до -270°C (приближавајући се 4K течном хелијуму), истовремено одржавајући сталан рад на температурама до 140°C, обухватајући широк температурни опсег од екстремне хладноће до умерено високих температура. Експериментални резултати показују значајно повећање чврстоће на тангенцијално напрезање између слојева на 77K (температура течног азота). Притом, чак и у екстремној хладноћи од 4K, тестови смичућег напрезања откривају појаву концентрације напона без последица за структурни кvar.

Механичка својства показују компромисе: у условима ултра ниских температура, модул еластичности и модул смичења материјала се повећавају, са благим порастом кртости. Иако механичка перформанса може да опадне за отприлике 20%, ово погоршање остаје под контролом — што је значајно боље од кртости конвенционалног G10 на -55°C. Штавише, изузетно низак коефицијент топлотне проводљивости (7,0×10^-4 kcal/(s·cm²·°C)) ефикасно смањује пренос топлоте у екстремно ниским температурама, чинећи га идеалним за примену у високоизолационим системима.

Одсуство деградације изолације: материјал задржава изузетна електрична својства чак и на -270°C, са стабилним кључним параметрима изолације као што су чврстоћа диелектрика и запреминска отпорност, спречавајући кварове изолације у екстремно ниским температурама. Ово је главни разлог за његову примену у суперпроводним уређајима и електроници за дубоки свемир.

Типична примена у сценаријима ултра ниских температура

У областима суперпроводљивости и нукlearне енергије, материјали за електричну изолацију и структурну подршку суперпроводних магнета у фузионим реакторима могу издржати екстремно ниске температуре које се приближавају нивоу течног хелијума унутар реактора, истовремено отпорни на комплексна напрезања како би спречили квар изолације или структурну деформацију суперпроводних компоненти.

У дубоком свемирском истраживању, материјали морају издржати екстремне варијације температуре у свемирским срединама. Морају бити отпорни и на екстремну хладноћу од -270°C и на умерено-високе температуре које настају током рада опреме. Ови материјали се често користе за носеће конструкције криогених сензора и изолационе омотаче електронских компоненти, обезбеђујући стабилан рад опреме током свемирских мисија.

У криогеним инжењерским применама, ови материјали се користе у системима за складиштење и транспорт СПГ-а за израду пиперова за изолацију цевовода и заптивних делова. Њихова структурна стабилност и ниска топлотна проводљивост на екстремно ниским температурама ефикасно смањују губитак хладноће током транспорта СПГ-а, истовремено спречавајући пуцање материјала и ризик од цурења услед екстремне студи.

RDS Composite може понудити Г10-ЦР ламинат од епоксидног стакленог влакна са изузетно добром перформансом на ниским температурама. Наши производи пажљиво се контролишу од набавке сировина до завршетка целокупног процеса производње како би се осигурало да испуњавају међународне стандарде. Посвећени смо пружању квалитетних, поузданих производа и брзе испоруке услуга.