Ugljična vlakna Ojačani polimerni kompoziti (CFRP) lagani su, snažni materijali koji se koriste u proizvodnji brojnih proizvoda koji se koriste u našem svakodnevnom životu. To je pojam koji se koristi za opisivanje vlakna ojačanih kompozitni materijal koja koristi ugljična vlakna kao primarnu strukturnu komponentu. Treba napomenuti da "P" u CFRP-u može značiti i "plastika" umjesto "polimer".
Općenito, CFRP kompoziti koriste termoreaktivne smole poput epoksi, poliester ili vinilni ester. Iako termoplastične smole rabe se u CFRP kompozitima, "Termoplastični kompoziti ojačani karbonskim vlaknima" često prolaze po svojoj kratici, CFRTP kompoziti.
Kada radite s kompozitima ili u industriji kompozita, važno je razumjeti pojmove i skraćenice. Što je još važnije, potrebno je razumjeti ono svojstva FRP kompozita i mogućnosti različitih ojačanja poput ugljičnih vlakana.
Svojstva CFRP kompozita
Kompozitni materijali, ojačani ugljičnim vlaknima, razlikuju se od ostalih FRP kompozita koristeći tradicionalne materijale poput stakloplastike ili
aramidna vlakna. Svojstva CFRP kompozita koja su povoljna uključuju:Lagana težina: Tradicionalna kompozit ojačan fiberglasom upotreba kontinuiranog staklenog vlakna s vlaknom od 70% stakla (težina stakla / ukupna težina) obično će imati gustoću od 0,65 funti po kubičnom inču.
U međuvremenu, CFRP kompozit, s istom težinom vlakana od 70%, obično može imati gustoću od 0,05 funte po kubičnom inču.
Povećana snaga: Ne samo da su kompoziti ugljičnih vlakana manje težine, već su i CFRP kompoziti mnogo jači i čvršći po jedinici težine. To se odnosi na usporedbu kompozita od ugljičnih vlakana sa staklenim vlaknima, ali još više u usporedbi s metalima.
Na primjer, pristojno pravilo pri uspoređivanju čelika s CFRP kompozitima glasi da će struktura ugljičnih vlakana jednake čvrstoće često težiti 1/5 od čelika. Možete zamisliti zašto automobilske tvrtke istražuju korištenje ugljičnih vlakana umjesto čelika.
Kad se uspoređuju CFRP kompoziti i aluminij, jedan od najlakših metala koji se koriste, standardna je pretpostavka da će aluminijska konstrukcija jednake čvrstoće vjerojatno težiti 1,5 puta više od ugljičnih vlakana struktura.
Naravno, postoji mnogo varijabli koje bi mogle promijeniti ovu usporedbu. Ocjena i kvaliteta materijala mogu biti različiti, kao i kod kompozita proizvodni proces, arhitektura vlakana i kvalitetu moraju biti uzeti u obzir.
Nedostaci CFRP kompozita
Cijena: Iako je nevjerojatan materijal, postoji razlog zašto se ugljična vlakna ne koriste u svakoj pojedinačnoj primjeni. Trenutačno su CFRP kompoziti u mnogim slučajevima isplativi. Ovisno o trenutnim tržišnim uvjetima (ponuda i potražnja), vrsti ugljičnih vlakana (aerospace vs. komercijalna klasa), a veličina vlakana, cijena karbonskih vlakana može se drastično razlikovati.
Sirova ugljična vlakna na osnovi cijene po kilogramu mogu biti bilo gdje između 5 i 25 puta skuplja od stakloplastike. Taj je nesklad još veći u usporedbi čelika s CFRP kompozitima.
Provodljivost: Ovo može biti i prednost kompozitima od ugljičnih vlakana ili nedostatak, ovisno o primjeni. Ugljična vlakna su izuzetno vodljiva, dok su staklena vlakna izolativna. Puno aplikacije koriste staklena vlakna, i ne može koristiti ugljična vlakna ili metal, strogo zbog vodljivosti.
Na primjer, u komunalnoj industriji, mnogi proizvodi moraju koristiti staklena vlakna. To je i jedan od razloga zašto ljestve koriste stakleno vlakno kao šine za ljestve. Ako bi ljestve od stakloplastike došle u kontakt sa dalekovodom, šanse za električni tok su mnogo manje. To ne bi bio slučaj s CFRP ljestvicama.
Iako je cijena CFRP kompozita i dalje visoka, novi tehnološki napredak u proizvodnji i dalje omogućuje stvaranje isplativijih proizvoda. Nadamo se da ćemo tijekom svog života moći vidjeti ekonomična ugljična vlakna koja se koriste u širokom rasponu potrošačkih, industrijskih i automobilskih primjena.