Kompozyty CFRP to lekkie, wytrzymałe materiały, które są szeroko stosowane w produkcji szerokiej gamy produktów używanych w naszym codziennym życiu.

Co to są kompozyty z włókna węglowego (CFRP)?

Materiał kompozytowy wzmocniony włóknem węglowym, nazywany materiałem kompozytowym z włókna węglowego, odnosi się do materiału kompozytowego wzmocnionego włóknem węglowym, w którym głównym składnikiem strukturalnym jest włókno węglowe. Należy zauważyć, że „P” w kompozycie CFRP może reprezentować nie tylko „polimer”, ale także „plastik”.
Ogólnie żywice termoutwardzalne, takie jak żywice epoksydowe, poliestry lub estry winylowe, są często stosowane w kompozytach CFRP. Chociaż żywice termoplastyczne są również stosowane w kompozytach CFRP, „kompozyty termoplastyczne wzmocnione włóknem węglowym” są często nazywane kompozytami CFRTP, co stanowi akronim angielskiej nazwy kompozytów termoplastycznych wzmocnionych włóknem węglowym.
W przypadku materiałów kompozytowych ważne jest zrozumienie terminologii i skrótów specyficznych dla danego materiału. Co ważniejsze, ważne jest jednak zrozumienie właściwości kompozytów FRP i ich różnych materiałów wzmacniających, takich jak włókno węglowe.

Zalety kompozytów z włókna węglowego

Kompozyty wzmocnione włóknem węglowym, w przeciwieństwie do innych kompozytów FRP, które wykorzystują tradycyjne włókna, takie jak włókna szklane lub aramidowe, doskonałe właściwości kompozytów CFRP obejmują:

Lekki

Tradycyjne kompozyty wzmocnione włóknem szklanym wykorzystują ciągłe włókna szklane w ilości 70% (waga szkła / masa całkowita) i zwykle 0,065 funta na cal sześcienny.

Wysoka wytrzymałość

Kompozyty CFRP, pomimo swojej lekkości, mają wyższą wytrzymałość i większą twardość na jednostkę masy kompozytu CFRP niż kompozyty z włókna szklanego.
Ta zaleta jest jeszcze bardziej wyraźna w porównaniu do materiałów metalowych.

Na przykład doświadczenie mówi nam, że materiały CFRP ważą tylko 1/5 stali w warunkach równej wytrzymałości w porównaniu ze stalą.

Wyobraź sobie, dlaczego wszyscy producenci samochodów badają zastosowanie włókna węglowego zamiast stali, aby poprawić swoje osiągi.
Gdy porównuje się kompozyty CFRP z aluminium, jednym z najlżejszych metali, zgodnie z podstawowym założeniem, wytrzymałość materiału aluminiowego jest około 1,5 razy większa niż ciężar korpusu z włókna węglowego.

kompozyty z włókna węglowego stosowane w samochodzie

Oczywiście istnieje wiele innych zmiennych w eksperymencie, które mogą wpływać na wyniki porównania. Na przykład gatunek i jakość materiałów są różne, należy również wziąć pod uwagę proces łączenia, proces produkcji, strukturę włókien i jakość.

Wady kompozytów z włókna węglowego

Wysoki koszt

Pomimo doskonałej wydajności kompozytów CFRP, dlaczego włókna węglowe nie są szeroko stosowane w produkcji produktów?
Obecnie koszt produkcji materiałów kompozytowych CFRP jest zbyt wysoki. Zgodnie z aktualnymi warunkami rynkowymi (podaż i popyt), rodzaj włókna węglowego (klasa lotnicza a komercyjna), rozmiar pakietu włókien jest inny, a cena włókna jest również oceniana.

Cena za funt surowca z włókna węglowego może wynosić od 5 do 25 razy więcej niż cena włókna szklanego. W porównaniu ze stalą wysoki koszt materiałów CFRP jest jeszcze bardziej widoczny.

Przewodność

Można to wykorzystać zarówno jako zaletę w kompozytach z włókna węglowego, jak i wadę w praktycznych zastosowaniach. Włókna węglowe są bardzo przewodzące, a włókna szklane są izolowane. Wiele produktów wykorzystuje włókno szklane zamiast włókna węglowego lub metalu, ponieważ wymagają one ścisłej izolacji.
W produkcji mediów wiele produktów wymaga użycia włókna szklanego. Na przykład w produkcji drabin wykorzystuje się włókno szklane jako drabinę, ponieważ możliwość porażenia prądem jest znacznie zmniejszona, gdy drabina z włókna szklanego styka się z linią energetyczną.

Drabina z włókna węglowego jest wyjątkowo przewodząca, a jej konsekwencje są niewyobrażalne.

Pomimo wysokich kosztów kompozytów z włókna węglowego, wraz z postępem technologii, coraz więcej produktów o wysokiej wydajności jest tuż za rogiem.
Być może w ciągu całego życia będziemy w stanie obserwować szeroki zakres zastosowań wysokowydajnych produktów z włókna węglowego na rynku konsumenckim, produkcji przemysłowej i produkcji samochodów.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

pl_PLPolski