Pochopení kompozitů CFRP

— Úžasné schopnosti polymerů vyztužených uhlíkovými vlákny.

Uhlíkové vláknoReinforced Polymer Composites (CFRP) jsou lehké, pevné materiály používané při výrobě mnoha produktů používaných v našem každodenním životě. Je to termín používaný k popisu vlákna vyztuženéhokompozitní materiálkterá využívá uhlíková vlákna jako primární konstrukční složku. Je třeba poznamenat, že „P“ v CFRP může také znamenat „plast“ místo „polymeru“.

Obecně platí, že CFRP kompozity používají termosetové pryskyřice, jako je epoxid,polyester nebo vinylester. Ačkolitermoplastické pryskyřicese používají v kompozitech CFRP, „termoplastické kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny“ se často používají pod svou vlastní zkratkou, kompozity CFRTP.

Při práci s kompozity nebo v průmyslu kompozitů je důležité rozumět termínům a zkratkám. Ještě důležitější je, že je nutné pochopitvlastnosti FRP kompozitůa schopnosti různých výztuh, jako jsou uhlíková vlákna.

Vlastnosti CFRP kompozitů

Kompozitní materiály, vyztužené uhlíkovými vlákny, jsou jiné než ostatní FRP kompozity využívající tradiční materiály jako sklolaminát popřaramidové vlákno. Mezi výhodné vlastnosti CFRP kompozitů patří:

Nízká hmotnost:Tradičníkompozit vyztužený skelnými vláknypoužití kontinuálního skleněného vlákna s vláknem 70 % skla (hmotnost skla / celková hmotnost), bude mít běžně hustotu 0,065 liber na krychlový palec.

Mezitím kompozit CFRP se stejnou hmotností vláken 70 % může mít obvykle hustotu 0,055 liber na krychlový palec.

Zvýšená síla:Kompozity z uhlíkových vláken jsou nejen lehčí, ale kompozity CFRP jsou mnohem pevnější a tužší na jednotku hmotnosti. To platí při srovnání kompozitů z uhlíkových vláken se skleněnými vlákny, ale ještě více ve srovnání s kovy.

Například při srovnávání oceli s kompozity CFRP je slušné pravidlo, že struktura uhlíkových vláken stejné pevnosti bude často vážit 1/5 hmotnosti oceli. Dokážete si představit, proč automobilové společnosti zkoumají použití uhlíkových vláken místo oceli.

Při porovnávání kompozitů CFRP s hliníkem, jedním z nejlehčích používaných kovů, se standardním předpokladem předpokládá, že hliníková struktura stejné pevnosti by pravděpodobně vážila 1,5krát větší než struktura uhlíkových vláken.

Samozřejmě existuje mnoho proměnných, které by toto srovnání mohly změnit. Třída a kvalita materiálů mohou být různé au kompozitů mohou být různévýrobního procesuje třeba vzít v úvahu architekturu vláken a kvalitu.

Nevýhody CFRP kompozitů

Náklady:Přestože je materiál úžasný, existuje důvod, proč se uhlíková vlákna nepoužívají v každé jednotlivé aplikaci. V současné době jsou kompozity CFRP v mnoha případech cenově nedostupné. V závislosti na aktuálních tržních podmínkách (nabídka a poptávka), typu uhlíkových vláken (letecký vs. komerční stupeň) a velikosti vlákna se může cena uhlíkových vláken dramaticky lišit.

Surové uhlíkové vlákno na základě ceny za libru může být 5krát až 25krát dražší než sklolaminát. Tento rozdíl je ještě větší při srovnání oceli s kompozity CFRP.

Vodivost:To může být jak výhodou kompozitů z uhlíkových vláken, tak nevýhodou v závislosti na aplikaci. Uhlíkové vlákno je extrémně vodivé, zatímco skleněné vlákno je izolační. Mnohoaplikace využívají skleněné vláknoa nemůže používat uhlíková vlákna nebo kov, výhradně kvůli vodivosti.

Například v užitkovém průmyslu je u mnoha výrobků vyžadováno použití skleněných vláken. Je to také jeden z důvodů, proč žebříky používají jako žebříky skleněné vlákno. Pokud by se žebřík ze skelných vláken dostal do kontaktu s elektrickým vedením, šance na usmrcení elektrickým proudem je mnohem nižší. To by nebyl případ žebříku CFRP.

Přestože náklady na kompozity CFRP stále zůstávají vysoké, nové technologické pokroky ve výrobě i nadále umožňují vyrábět cenově efektivnější produkty. Doufejme, že během našeho života budeme moci vidět nákladově efektivní uhlíková vlákna používaná v široké škále spotřebitelských, průmyslových a automobilových aplikací.