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简体中文 CFK-Verbundwerkstoffe sind leichte, robuste Materialien, die häufig bei der Herstellung einer Vielzahl von Produkten verwendet werden, die in unserem täglichen Leben verwendet werden.
Was sind Kohlefaserverbundwerkstoffe (CFK)?
Ein kohlefaserverstärktes Verbundmaterial, das als Kohlefaser-Verbundmaterial bezeichnet wird, bezieht sich auf ein faserverstärktes Verbundmaterial, das Kohlefaser als eine Hauptstrukturkomponente verwendet. Zu beachten ist, dass das „P“ im CFK-Verbund nicht nur für „Polymer“, sondern auch für „Plastik“ stehen kann.
Im Allgemeinen werden in CFK-Verbundwerkstoffen häufig duroplastische Harze wie Epoxidharze, Polyester oder Vinylester verwendet. Obwohl thermoplastische Harze auch in CFK-Verbundwerkstoffen verwendet werden, werden „kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe“ häufig als CFRTP-Verbundwerkstoffe bezeichnet, was das Akronym für die englische Bezeichnung Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites darstellt.
Beim Umgang mit Verbundwerkstoffen ist es wichtig, eine materialspezifische Terminologie und Abkürzung zu verstehen. Noch wichtiger ist jedoch, dass die Eigenschaften von GFK-Verbundwerkstoffen und ihren verschiedenen Verstärkungsmaterialien wie Kohlefasern verstanden werden.
Vorteile von Kohlefaserverbundwerkstoffen
Kohlefaserverstärkte Verbundwerkstoffe umfassen im Gegensatz zu anderen GFK-Verbundwerkstoffen, die herkömmliche Fasern wie Glasfaser- oder Aramidfasern verwenden, die hervorragenden Eigenschaften von CFK-Verbundwerkstoffen:
Leicht
Herkömmliche glasfaserverstärkte Verbundwerkstoffe verwenden Endlosglasfasern in einer Menge von 70% (Gewicht Glas / Gesamtgewicht) und typischerweise 0,065 Pfund pro Kubikzoll.
Hohe Festigkeit
CFK-Verbundwerkstoffe weisen trotz ihres geringen Gewichts eine höhere Festigkeit und Härte pro Gewichtseinheit des CFK-Verbundwerkstoffs auf als Glasfaserverbundwerkstoffe.
Dieser Vorteil ist im Vergleich zu metallischen Werkstoffen noch ausgeprägter.
Die Erfahrung zeigt beispielsweise, dass CFK-Materialien unter Bedingungen gleicher Festigkeit im Vergleich zu Stahl nur 1/5 des Stahls wiegen.
Stellen Sie sich vor, warum alle Autohersteller die Verwendung von Kohlefaser anstelle von Stahl erforschen, um ihre Leistung zu verbessern.
Wenn CFK-Verbundwerkstoffe mit Aluminium verglichen werden, einem der leichtesten Metalle, beträgt die Festigkeit des Aluminiummaterials gemäß der Grundannahme etwa das 1,5-fache des Gewichts des Kohlefaserkörpers.
Natürlich gibt es viele andere Variablen im Experiment, die die Vergleichsergebnisse beeinflussen können. Zum Beispiel sind die Qualität und Qualität der Materialien unterschiedlich, und der Compoundierungsprozess, der Produktionsprozess, die Faserstruktur und die Qualität müssen ebenfalls berücksichtigt werden.
Nachteile von Kohlefaserverbundwerkstoffen
Hohe Kosten
Warum werden Kohlenstofffasern trotz der hervorragenden Leistung von CFK-Verbundwerkstoffen in der Produktherstellung nicht häufig eingesetzt?
Derzeit sind die Produktionskosten für CFK-Verbundwerkstoffe zu hoch. Entsprechend den aktuellen Marktbedingungen (Angebot und Nachfrage), der Art der Kohlefaser (Luft- und Raumfahrt vs. Handelsqualität), der Größe des Faserbündels und dem Preis der Faser wird ebenfalls beurteilt.
Der Preis pro Pfund Kohlefaser-Rohstoff kann zwischen dem 5- und 25-fachen des Glasfaserpreises variieren. Im Vergleich zu Stahl sind die hohen Kosten für CFK-Materialien noch deutlicher.
Leitfähigkeit
Dies kann sowohl als Vorteil bei Kohlefaserverbundwerkstoffen als auch als Nachteil bei praktischen Anwendungen verwendet werden. Kohlenstofffasern sind extrem leitfähig, während Glasfasern isoliert sind. Viele Produkte verwenden Glasfaser anstelle von Kohlefaser oder Metall, da sie eine strenge Isolierung erfordern.
Bei der Herstellung von Versorgungsunternehmen erfordern viele Produkte die Verwendung von Glasfaser. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Leitern Glasfaser als Leiter verwendet, da die Möglichkeit eines Stromschlags erheblich verringert wird, wenn die Glasfaserleiter Kontakt mit der Stromleitung hat.
Die Kohlefaserleiter ist extrem leitfähig und die Folgen sind unvorstellbar.
Trotz der hohen Kosten für Kohlefaserverbundwerkstoffe stehen mit der Weiterentwicklung der Technologie immer mehr hocheffiziente Produkte vor der Tür.
Vielleicht werden wir im Laufe des Lebens das breite Anwendungsspektrum von Hochleistungs-Kohlefaserprodukten auf dem Verbrauchermarkt, in der industriellen Produktion und im Automobilbau beobachten können.
