— Niesamowite możliwości polimerów wzmocnionych włóknem węglowym.
Włókno węgloweWzmocnione kompozyty polimerowe (CFRP) to lekkie, mocne materiały stosowane w produkcji wielu produktów używanych w życiu codziennym. Jest to termin używany do opisania materiału wzmocnionego włóknemmateriał kompozytowyw którym głównym składnikiem konstrukcyjnym jest włókno węglowe. Należy zauważyć, że litera „P” w CFRP może również oznaczać „plastik” zamiast „polimer”.
Ogólnie rzecz biorąc, w kompozytach CFRP stosuje się żywice termoutwardzalne, takie jak epoksydowe,poliester lub ester winylowy. Chociażżywice termoplastycznesą stosowane w kompozytach CFRP, „kompozyty termoplastyczne wzmocnione włóknem węglowym” często mają własny akronim, kompozyty CFRTP.
Podczas pracy z kompozytami lub w branży kompozytów ważne jest zrozumienie terminów i akronimów. Co ważniejsze, konieczne jest zrozumieniewłaściwości kompozytów FRPi możliwości różnych wzmocnień, takich jak włókno węglowe.
Właściwości kompozytów CFRP
Materiały kompozytowe, wzmocnione włóknem węglowym, różnią się od innych kompozytów FRP wykorzystujących tradycyjne materiały, takie jak włókno szklane czywłókno aramidowe. Do korzystnych właściwości kompozytów CFRP należą:
Lekka waga:Tradycyjnykompozyt wzmocniony włóknem szklanymzastosowanie ciągłego włókna szklanego zawierającego 70% włókna szklanego (masa szkła / masa całkowita) zwykle będzie miało gęstość 0,065 funta na cal sześcienny.
Tymczasem kompozyt CFRP o tej samej masie włókien wynoszącej 70% może zazwyczaj mieć gęstość 0,055 funta na cal sześcienny.
Zwiększona siła:Kompozyty z włókna węglowego są nie tylko lżejsze, ale także kompozyty CFRP są znacznie mocniejsze i sztywniejsze na jednostkę masy. Jest to prawdą w przypadku porównania kompozytów włókna węglowego z włóknem szklanym, ale jeszcze bardziej w porównaniu z metalami.
Na przykład przyzwoitą zasadą przy porównywaniu stali z kompozytami CFRP jest to, że struktura z włókna węglowego o tej samej wytrzymałości często będzie ważyć 1/5 wagi stali. Można sobie wyobrazić, dlaczego firmy motoryzacyjne zastanawiają się nad zastosowaniem włókna węglowego zamiast stali.
Porównując kompozyty CFRP z aluminium, jednym z najlżejszych stosowanych metali, przyjmuje się standardowe założenie, że konstrukcja aluminiowa o tej samej wytrzymałości prawdopodobnie ważyłaby 1,5 razy więcej niż konstrukcja z włókna węglowego.
Oczywiście istnieje wiele zmiennych, które mogłyby zmienić to porównanie. Gatunek i jakość materiałów może być różna, a w przypadku kompozytów – npproces produkcyjny, architekturę włókien i jakość.
Wady kompozytów CFRP
Koszt:Chociaż jest to niesamowity materiał, istnieje powód, dla którego włókno węglowe nie jest używane w każdym zastosowaniu. Obecnie kompozyty CFRP są w wielu przypadkach zaporowe pod względem kosztów. W zależności od bieżących warunków rynkowych (podaż i popyt), rodzaju włókna węglowego (klasa lotnicza czy komercyjna) i rozmiaru kabla światłowodowego, cena włókna węglowego może się znacznie różnić.
Surowe włókno węglowe w przeliczeniu na funt może być od 5 do 25 razy droższe niż włókno szklane. Ta rozbieżność jest jeszcze większa, gdy porównuje się stal z kompozytami CFRP.
Przewodność:Może to być zarówno zaletą dla kompozytów z włókna węglowego, jak i wadą, w zależności od zastosowania. Włókno węglowe jest wyjątkowo przewodzące, podczas gdy włókno szklane ma właściwości izolacyjne. Wielezastosowania wykorzystują włókno szklanei nie można używać włókna węglowego ani metalu, wyłącznie ze względu na przewodność.
Na przykład w przemyśle użyteczności publicznej wiele produktów wymaga użycia włókien szklanych. Jest to również jeden z powodów, dla których drabiny wykorzystują włókno szklane jako szyny drabiny. Jeśli drabina z włókna szklanego zetknie się z linią energetyczną, ryzyko porażenia prądem jest znacznie mniejsze. Nie miałoby to miejsca w przypadku drabiny CFRP.
Chociaż koszt kompozytów CFRP nadal pozostaje wysoki, nowe postępy technologiczne w produkcji w dalszym ciągu umożliwiają tworzenie bardziej opłacalnych produktów. Mamy nadzieję, że za naszego życia będziemy mogli zobaczyć opłacalne włókno węglowe stosowane w szerokiej gamie zastosowań konsumenckich, przemysłowych i motoryzacyjnych.
Czas publikacji: 10-02-23