Uhlíkové vlákno Vystužené polymérne kompozity (CFRP) sú ľahké a pevné materiály, ktoré sa používajú pri výrobe mnohých výrobkov používaných v našom každodennom živote. Je to termín, ktorý sa používa na opis vystuženia vláknami kompozitný materiál ktorý používa uhlíkové vlákno ako primárny štrukturálny komponent. Je potrebné poznamenať, že "P" v CFRP môže tiež znamenať "plast" namiesto "polymér".
Kompozity CFRP všeobecne používajú termosetové živice, ako je epoxid, polyester alebo vinylester. Hoci termoplastické živice sa používajú v kompozitoch CFRP, „termoplastické kompozity vystužené uhlíkovými vláknami“ sa často používajú podľa svojich vlastných skratiek, kompozitov CFRTP.
Pri práci s kompozitmi alebo v rámci odvetvia kompozitov je dôležité porozumieť termínom a skratkám. Čo je dôležitejšie, je potrebné porozumieť vlastnosti kompozitov FRP a schopnosti rôznych zosilnení, ako sú uhlíkové vlákna.
Vlastnosti kompozitov CFRP
Kompozitné materiály vystužené uhlíkovými vláknami sa líšia od ostatných kompozitov typu FRP s použitím tradičných materiálov, ako sú napríklad sklenené vlákna alebo lamináty
aramidové vlákno. Medzi výhodné vlastnosti kompozitov CFRP patrí:Nízka hmotnosť: Tradičné kompozit vystužený sklenými vláknami Pri použití kontinuálneho skleneného vlákna s vláknom 70% skla (hmotnosť skla / celková hmotnosť) bude mať obyčajne hustota 0,065 libry na kubický palec.
Medzitým môže kompozit CFRP s rovnakou hmotnosťou vlákien 70% typicky mať hustotu 0,555 libier na kubický palec.
Zvýšená sila: Kompozity s uhlíkovými vláknami sú nielen ľahšie, ale aj kompozity CFRP sú oveľa pevnejšie a tuhšie na jednotku hmotnosti. To platí pri porovnaní kompozitov z uhlíkových vlákien so sklenenými vláknami, ale ešte viac v porovnaní s kovmi.
Napríklad slušným pravidlom pri porovnávaní ocele s kompozitmi CFRP je to, že štruktúra uhlíkových vlákien s rovnakou pevnosťou bude často vážiť 1/5. Dokážete si predstaviť, prečo automobilové spoločnosti skúmajú použitie uhlíkových vlákien namiesto ocele.
Pri porovnaní kompozitov CFRP a hliníka, jedného z najľahších použitých kovov, sa vychádza zo štandardných predpokladov že hliníková štruktúra s rovnakou pevnosťou by pravdepodobne vážila 1,5-krát viac ako uhlíkové vlákno štruktúra.
Toto porovnanie samozrejme môže zmeniť mnoho premenných. Stupeň a kvalita materiálov sa môže líšiť a pri kompozitoch môže byť rôzna výrobný proces, vláknovej architektúry a kvality je potrebné vziať do úvahy.
Nevýhody kompozitov CFRP
náklady: Aj keď je úžasný materiál, existuje dôvod, prečo sa uhlíkové vlákno nepoužíva v každej jednotlivej aplikácii. V súčasnosti sú kompozity CFRP v mnohých prípadoch nákladovo neúnosné. V závislosti od aktuálnych trhových podmienok (ponuka a dopyt), typ uhlíkových vlákien (vzdušný priestor vs. komerčnej triedy) a veľkosť vlákna, cena uhlíkových vlákien sa môže výrazne líšiť.
Surové uhlíkové vlákno na báze ceny za libru môže byť od 5 do 25-krát drahšie ako sklolaminát. Tento rozdiel je ešte väčší, keď sa porovnáva oceľ s kompozitmi CFRP.
vodivosť: To môže byť ako výhoda kompozitov z uhlíkových vlákien, alebo nevýhoda v závislosti od aplikácie. Uhlíkové vlákno je mimoriadne vodivé, zatiaľ čo sklenené vlákno je izolačné. veľa aplikácie používajú sklenené vláknoa nemôžu používať uhlíkové vlákno alebo kov výlučne z dôvodu vodivosti.
Napríklad v odvetví verejných služieb sa od mnohých výrobkov vyžaduje, aby používali sklenené vlákna. Je to tiež jeden z dôvodov, prečo rebríky používajú ako rebrové koľajnice sklenené vlákno. Ak by sa rebríkový skriňový sklon dostal do kontaktu s elektrickým vedením, je šanca na elektrickú energiu oveľa nižšia. To by neplatilo v prípade rebríka CFRP.
Aj keď cena kompozitov CFRP je stále vysoká, nové technologické pokroky vo výrobe naďalej umožňujú nákladovo efektívnejšie výrobky. Dúfajme, že v našom živote budeme schopní vidieť nákladovo efektívne uhlíkové vlákna používané v širokej škále spotrebiteľských, priemyselných a automobilových aplikácií.