Karbona šķiedra Pastiprināti polimēru kompozīti (CFRP) ir viegli, izturīgi materiāli, kurus izmanto daudzu mūsu ikdienas dzīvē izmantojamu produktu ražošanā. Tas ir termins, ko izmanto, lai aprakstītu šķiedru pastiprinātu kompozītmateriāls kurā par galveno strukturālo sastāvdaļu izmanto oglekļa šķiedru. Jāatzīmē, ka "P" CFRP var apzīmēt arī "plastmasu", nevis "polimēru".
Parasti CFRP kompozītos izmanto termoreaktīvus sveķus, piemēram, epoksīdu, poliesters vai vinilesteris. Lai gan termoplastiski sveķi tiek izmantoti CFRP kompozītos, "ar oglekļa šķiedru pastiprināti termoplastiskiem kompozītiem" bieži tiek izmantots savs saīsinājums - CFRTP kompozītmateriāli.
Strādājot ar kompozītmateriāliem vai kompozītmateriālu ražošanas nozarē, ir svarīgi saprast terminus un akronīmus. Vēl svarīgāk ir saprast FRP kompozītu īpašības un dažādu armatūru, piemēram, oglekļa šķiedras, iespējas.
CFRP kompozītu īpašības
Kompozītmateriāli, kas pastiprināti ar oglekļa šķiedru, atšķiras no citiem FRP kompozītiem, izmantojot tradicionālos materiālus, piemēram, stiklplasta vai
aramīda šķiedra. Starp CFRP kompozītu priekšrocībām, kas ir izdevīgas, ietilpst:Neliels svars: Tradicionāls stiklplasta armatūras kompozīts Izmantojot nepārtrauktu stikla šķiedru ar 70% stikla šķiedru (stikla svars / kopējais svars), blīvums parasti ir 0,65 mārciņas uz kubikcollu.
Tikmēr CFRP kompozītmateriāla ar tādu pašu 70% šķiedras svaru blīvums parasti varētu būt 0,055 mārciņas uz kubikcollu.
Palielināta izturība: Oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir ne tikai vieglāki, bet arī CFRP kompozītmateriāli ir daudz stiprāki un stingrāki uz svara vienību. Tas ir taisnība, ja salīdzina oglekļa šķiedras kompozītus ar stikla šķiedru, bet vēl jo vairāk, ja salīdzina ar metāliem.
Piemēram, pienācīgs īkšķa noteikums, salīdzinot tēraudu ar CFRP kompozītiem, ir tāds, ka oglekļa šķiedras struktūra ar vienādu stiprību bieži sver 1/5 daļu no tērauda. Jūs varat iedomāties, kāpēc autobūves uzņēmumi izmeklē, izmantojot tērauda vietā oglekļa šķiedru.
Ja salīdzina CFRP kompozītus ar alumīniju, kas ir viens no vieglākajiem izmantotajiem metāliem, tiek pieņemts standarta pieņēmums ka vienāda stipruma alumīnija struktūra varētu 1,5 reizes pārsniegt oglekļa šķiedras struktūru struktūra.
Protams, ir daudz mainīgo, kas varētu mainīt šo salīdzinājumu. Materiālu kategorija un kvalitāte var būt atšķirīga, un ar kompozītmateriāliem - ražošanas process, šķiedru arhitektūra un kvalitāte ir jāņem vērā.
CFRP kompozītu trūkumi
Izmaksas: Lai arī tas ir pārsteidzošs materiāls, ir iemesls, kāpēc oglekļa šķiedra netiek izmantota visos gadījumos. Pašlaik CFRP kompozītmateriāli daudzos gadījumos ir pārāk dārgi. Atkarībā no pašreizējiem tirgus apstākļiem (piedāvājuma un pieprasījuma), oglekļa šķiedras veidu (kosmiskā aviācija vs. komerciālas kvalitātes) un šķiedru tauvas izmēru, oglekļa šķiedras cena var krasi atšķirties.
Neapstrādātas oglekļa šķiedras cena par mārciņu var būt no 5 līdz 25 reizēm dārgāka nekā stikla šķiedra. Šī atšķirība ir vēl lielāka, salīdzinot tēraudu ar CFRP kompozītiem.
Vadītspēja: Tā var būt gan priekšrocība oglekļa šķiedras kompozītmateriāliem, gan arī trūkums atkarībā no pielietojuma. Oglekļa šķiedra ir ārkārtīgi vadoša, savukārt stikla šķiedra ir izolējoša. Daudzi lietojumos tiek izmantota stikla šķiedra, un nevar izmantot oglekļa šķiedru vai metālu, stingri vadītspējas dēļ.
Piemēram, komunālo pakalpojumu nozarē daudziem izstrādājumiem ir nepieciešama stikla šķiedru izmantošana. Tas ir arī viens no iemesliem, kāpēc kāpnes izmanto stikla šķiedru kā kāpņu sliedes. Ja stikla šķiedras kāpnes nonāktu saskarē ar elektrolīniju, elektriskās strāvas izkrišanas iespējas ir daudz zemākas. Tas nebūtu gadījumā ar CFRP kāpnēm.
Kaut arī CFRP kompozītmateriālu izmaksas joprojām ir augstas, ražošanas tehnoloģiskie jauninājumi turpina turpināt rentablākus produktus. Cerams, ka mūsu dzīves laikā mēs spēsim redzēt rentablu oglekļa šķiedru, ko izmanto plašā klāstā patērētāju, rūpniecības un automobiļu lietojumos.