— Οι εκπληκτικές δυνατότητες των πολυμερών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα.
Ινα άνθρακαΤα ενισχυμένα πολυμερή σύνθετα υλικά (CFRP) είναι ελαφριά, ισχυρά υλικά που χρησιμοποιούνται στην κατασκευή πολλών προϊόντων που χρησιμοποιούνται στην καθημερινή μας ζωή.Είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει ένα ενισχυμένο με ίνεςσύνθετο υλικόπου χρησιμοποιεί ανθρακονήματα ως κύριο δομικό συστατικό.Θα πρέπει να σημειωθεί ότι το "P" στο CFRP μπορεί επίσης να σημαίνει "πλαστικό" αντί για "πολυμερές".
Γενικά, τα σύνθετα υλικά CFRP χρησιμοποιούν θερμοσκληρυνόμενες ρητίνες όπως εποξειδικές,πολυεστέρα ή βινυλεστέρα.Αν καιθερμοπλαστικές ρητίνεςχρησιμοποιούνται στα σύνθετα CFRP, τα "Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites" συχνά συνοδεύονται από το δικό τους ακρωνύμιο, CFRTP composites.
Όταν εργάζεστε με σύνθετα υλικά ή στη βιομηχανία σύνθετων υλικών, είναι σημαντικό να κατανοείτε τους όρους και τα ακρωνύμια.Το πιο σημαντικό, είναι απαραίτητο να κατανοήσουμε τοιδιότητες των σύνθετων υλικών FRPκαι τις δυνατότητες των διαφόρων ενισχύσεων όπως οι ίνες άνθρακα.
Ιδιότητες των σύνθετων υλικών CFRP
Τα σύνθετα υλικά, ενισχυμένα με ανθρακονήματα, είναι διαφορετικά από άλλα σύνθετα υλικά FRP που χρησιμοποιούν παραδοσιακά υλικά όπως υαλοβάμβακα ήίνα αραμιδίου.Οι ιδιότητες των σύνθετων υλικών CFRP που είναι πλεονεκτικές περιλαμβάνουν:
Ελαφρύ βάρος:Ένα παραδοσιακόσύνθετο ενισχυμένο με υαλοβάμβακαχρησιμοποιώντας συνεχείς ίνες γυαλιού με ίνα 70% γυαλί (βάρος γυαλιού / συνολικό βάρος), συνήθως θα έχει πυκνότητα 0,065 λίβρες ανά κυβική ίντσα.
Εν τω μεταξύ, ένα σύνθετο υλικό CFRP, με το ίδιο βάρος ινών 70%, μπορεί τυπικά να έχει πυκνότητα 0,055 λίβρες ανά κυβική ίντσα.
Αυξημένη αντοχή:Όχι μόνο τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα έχουν μικρότερο βάρος, αλλά τα σύνθετα υλικά CFRP είναι πολύ ισχυρότερα και πιο άκαμπτα ανά μονάδα βάρους.Αυτό ισχύει όταν συγκρίνουμε σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα με ίνες γυαλιού, αλλά ακόμη περισσότερο σε σύγκριση με μέταλλα.
Για παράδειγμα, ένας αξιοπρεπής εμπειρικός κανόνας κατά τη σύγκριση του χάλυβα με τα σύνθετα υλικά CFRP είναι ότι μια δομή από ανθρακονήματα ίσης αντοχής συχνά ζυγίζει το 1/5 του χάλυβα.Μπορείτε να φανταστείτε γιατί οι εταιρείες αυτοκινήτων ερευνούν τη χρήση ανθρακονημάτων αντί για χάλυβα.
Όταν συγκρίνουμε τα σύνθετα υλικά CFRP με το αλουμίνιο, ένα από τα ελαφρύτερα μέταλλα που χρησιμοποιούνται, μια τυπική υπόθεση είναι ότι μια δομή αλουμινίου ίσης αντοχής θα ζύγιζε πιθανότατα 1,5 φορές αυτή της δομής από ανθρακονήματα.
Φυσικά, υπάρχουν πολλές μεταβλητές που θα μπορούσαν να αλλάξουν αυτή τη σύγκριση.Η ποιότητα και η ποιότητα των υλικών μπορεί να είναι διαφορετική, και με τα σύνθετα υλικά, τοδιαδικασία παραγωγής, η αρχιτεκτονική των ινών και η ποιότητα πρέπει να ληφθούν υπόψη.
Μειονεκτήματα των σύνθετων υλικών CFRP
Κόστος:Αν και καταπληκτικό υλικό, υπάρχει ένας λόγος για τον οποίο οι ανθρακονήματα δεν χρησιμοποιούνται σε κάθε εφαρμογή.Προς το παρόν, τα σύνθετα υλικά CFRP είναι απαγορευτικά από πλευράς κόστους σε πολλές περιπτώσεις.Ανάλογα με τις τρέχουσες συνθήκες της αγοράς (προσφορά και ζήτηση), τον τύπο ανθρακονημάτων (αεροδιαστημική έναντι εμπορικής ποιότητας) και το μέγεθος ρυμούλκησης ινών, η τιμή των ινών άνθρακα μπορεί να ποικίλλει δραματικά.
Οι ακατέργαστες ίνες άνθρακα σε βάση τιμής ανά λίβρα μπορεί να είναι οπουδήποτε από 5 έως 25 φορές πιο ακριβές από το fiberglass.Αυτή η διαφορά είναι ακόμη μεγαλύτερη όταν συγκρίνουμε τον χάλυβα με τα σύνθετα υλικά CFRP.
Αγώγιμο:Αυτό μπορεί να είναι πλεονέκτημα για τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα ή μειονέκτημα ανάλογα με την εφαρμογή.Οι ίνες άνθρακα είναι εξαιρετικά αγώγιμες, ενώ οι ίνες γυαλιού είναι μονωτικές.Πολλάοι εφαρμογές χρησιμοποιούν ίνες γυαλιού, και δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει ανθρακονήματα ή μέταλλο, αυστηρά λόγω της αγωγιμότητας.
Για παράδειγμα, στη βιομηχανία κοινής ωφέλειας, πολλά προϊόντα απαιτούνται για τη χρήση ινών γυαλιού.Είναι επίσης ένας από τους λόγους για τους οποίους οι σκάλες χρησιμοποιούν ίνες γυαλιού ως ράγες σκάλας.Εάν μια σκάλα από υαλοβάμβακα ερχόταν σε επαφή με μια γραμμή ρεύματος, οι πιθανότητες ηλεκτροπληξίας είναι πολύ μικρότερες.Αυτό δεν θα συνέβαινε με μια σκάλα CFRP.
Αν και το κόστος των σύνθετων υλικών CFRP παραμένει υψηλό, οι νέες τεχνολογικές εξελίξεις στην κατασκευή συνεχίζουν να επιτρέπουν την παραγωγή πιο οικονομικά αποδοτικών προϊόντων.Ας ελπίσουμε ότι, στη διάρκεια της ζωής μας, θα είμαστε σε θέση να δούμε οικονομικά αποδοτικές ίνες άνθρακα να χρησιμοποιούνται σε ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών για καταναλωτές, βιομηχανίες και αυτοκίνητα.
Ώρα ανάρτησης: 10-02-23