Le principe de protection de la sécurité des casques en fibre de carbone: comment les matériaux innovants protègent les cyclistes

Dans une conduite à grande vitesse, des sports extrêmes ou des déplacements quotidiens, les casques sont un équipement de protection crucial pour la sécurité de la tête. Avec l'avancement rapide de la science des matériaux, les casques traditionnels en plastique ou en métal sont progressivement remplacés par Matériaux composites hautes performances. Casques en fibre de carbone, en raison de leurs excellentes propriétés physiques, sont devenus le premier choix pour les athlètes professionnels et les utilisateurs haut de gamme.

1. La structure moléculaire de la fibre de carbone: analyse des avantages protecteurs au niveau micro

L'unité de base de la fibre de carbone est composée de cristaux d'atomes de carbone avec des diamètres de seulement 5 à 10 micromètres. Il forme une structure en couches par une carbonisation à haute température et un durcissement en résine. Cette conception moléculaire donne à la fibre de carbone plusieurs caractéristiques de performances essentielles:

Ratio de force / poids élevé: La densité de fibre de carbone n'est que de 1,6 g / cm³, environ un quart d'acier, mais sa résistance à la traction peut atteindre 5000 MPa, plus de dix fois celle de l'acier. Cela lui permet de résister efficacement à l'énorme force d'impact générée lors de collisions à grande vitesse.

Ténacité anisotrope: La disposition intercouche de la fibre de carbone est directionnelle, permettant au matériau d'absorber la couche d'énergie par couche lorsqu'il est affecté, empêchant des fractures soudaines.

Excellente résistance à la fatigue: Les matériaux en fibre de carbone ne se déforment pas sous des vibrations prolongées ou des impacts répétés, dépassant de loin la durée de vie des matériaux de casque traditionnels.

Explication de l'ingénieur

«Le concept de conception protecteur des casques en fibre de carbone est d’absorber l’impact par« adoucissement de l’approche dure ». Lorsqu'une collision se produit, le matériau subit une déformation contrôlable pour disperser progressivement la force d'impact. Dans le même temps, la structure en nid d'abeille interne agit comme un ressort, amorti par étapes, contrôlant finalement la force d'impact dans un seuil sûr que le corps humain peut résister. »

2. La "conception de la protection triple" des casques en fibre de carbone

Sur la base des propriétés uniques de la fibre de carbone, la conception protectrice des casques en fibre de carbone peut être divisée en trois couches clés:

Couche de coquille extérieure: Défense rigide La coque extérieure en fibre de carbone est la première ligne de défense pour le casque. Il a une forte résistance à la ponction, défendant efficacement contre des objets tranchants tels que les pierres et les fragments de métal. De plus, le revêtement de résine de surface réduit le frottement, minimisant l'impact rotationnel pendant les collisions, ce qui aide à prévenir les commotions cérébrales.

Couche d'amortissement: Absorption d'énergie La couche d'amortissement entre la coquille et la doublure intérieure (généralement en EPS ou en mousse EPP) absorbe davantage l'énergie d'impact résiduel. Une fois que la coquille extérieure disperse l'impact, la couche d'amortissement absorbe l'énergie restante par déformation de compression. Grâce à la nature légère de la fibre de carbone, l'épaisseur de la couche d'amortissement peut être augmentée sans ajouter de poids significatif au casque.

Couche de doublure intérieure: Confort et stabilité La doublure intérieure est généralement fabriquée à partir de matériaux de tissu antibactériens et respirants, en montrant précisément la courbe de la tête. De plus, la faible conductivité thermique de la fibre de carbone garantit que le casque maintient la tête fraîche dans des environnements chauds, empêchant les cyclistes de retirer leurs casques en raison de la surchauffe.

Comparaison de cas

Dans un test d'impact de 50 km / h, les casques en plastique ABS traditionnels transmettent la force d'impact sur la tête, les résultats des tests montrant que la force peut atteindre jusqu'à 250 g, dépassant le seuil de sécurité (200 g). En revanche, dans les mêmes conditions, la force d'impact du casque de fibre de carbone n'est que de 180 g, et la coquille extérieure reste intacte, la couche d'amortissement en récupérant 70% de sa déformation.

3. Avantages supplémentaires des casques en fibre de carbone

Au-delà des excellentes performances de sécurité, les casques en fibre de carbone offrent également plusieurs autres avantages notables:

Conception légère

Les casques en fibre de carbone ne pèsent que 280-350g, ce qui réduit considérablement la souche du cou par rapport aux casques traditionnels (450-600g). Ceci est particulièrement bénéfique pour les trajets de longue durée, tels que les courses de route et le VTT.

Optimisation aérodynamique

En raison de la forte plasticité de la fibre de carbone, les casques peuvent être conçus avec des formes incurvées complexes, réduisant considérablement la résistance au vent. Des tests d'équipe professionnels ont montré que les casques en fibre de carbone économisent environ 5% de la dépense énergétique à une vitesse de 40 km / h.

Durabilité environnementale

BasalTMSSolutions utilise une technologie innovante de recyclage des fibres de carbone thermoplastique, où les anciens casques peuvent être démontés et refaits en pièces d'équipement sportif, réduisant les déchets de ressources et promouvant le développement durable.

4. Tendances futures des casques en fibre de carbone

Avec les progrès technologiques continus, l'application des casques en fibre de carbone se développe:

Intégration intelligente

En raison du faible blindage électromagnétique de fibre de carbone, les casques peuvent facilement intégrer des capteurs pour surveiller les données d'impact en temps réel, fournissant des alertes de risque potentielles via des applications mobiles.

Applications de l'industrie interdite

Les matériaux en fibre de carbone fonctionnent parfaitement non seulement dans les casques de vélo, mais aussi dans les casques de moto, les casques de pompiers et d'autres champs, grâce à leur résistance légère et à haute température (certains modèles peuvent résister à des températures à court terme à court terme allant jusqu'à 300 ° C).

Coût de la démocratisation

Avec l'optimisation continue des processus de production (comme la technologie de l'enroulement des filaments automatisé), le coût des casques en fibre de carbone a considérablement diminué par rapport aux dizaines d'origine de milliers de RMB à 2000-5000 RMB, ce qui les rend de plus en plus accessibles au grand public.

5. Comment choisir correctement et entretenir des casques en fibre de carbone?

Conseils de sélection:

Choisissez des casques avec la certification EN 1078, CPSC ou MIPS pour assurer la conformité aux normes de sécurité internationales.

Vérifiez si la doublure du casque est amovible et lavable, et si les trous de ventilation sont intégrés à la couche de fibre de carbone pour éviter les points de liaison faibles.

Entretien des choses à faire et à ne pas faire:

Évitez d'exposer le casque à des solvants organiques comme l'acétone, car ils peuvent corroder le revêtement de résine.

Même si le casque apparaît intact, il doit être remplacé après une collision, car la structure interne peut avoir été endommagée.

Les casques en fibre de carbone représentent non seulement les dernières progrès de la science des matériaux, mais font également preuve d'une profonde préoccupation pour la sécurité du cavalier. BasalTmSSolutions, en tant que Fournisseur de matériaux composites professionnels, continue d'innover et de faire progresser la technologie des matériaux composites, s'efforçant de fournir aux utilisateurs la protection des casques la plus avancée et la plus sûre. Des vélos aux motos, des sports extrêmes aux déplacements quotidiens, les casques en fibre de carbone redéfinissent les normes de sécurité.