Углеродное волокно Армированные полимерные композиты (CFRP) - это легкие, прочные материалы, используемые при производстве многочисленных изделий, используемых в нашей повседневной жизни. Это термин, используемый для описания армированных волокном композитный материал который использует углеродное волокно в качестве основного структурного компонента. Следует отметить, что «P» в CFRP также может обозначать «пластик» вместо «полимер».
Как правило, в композитах из углепластика используются термореактивные смолы, такие как эпоксидная смола, сложный полиэфир или виниловый эфир. Хотя термопластичные смолы используются в композитных материалах CFRP. «Термопластичные композиты, армированные углеродным волокном» часто имеют собственные аббревиатуры, композиты CFRTP.
При работе с композитами или в отрасли композитов важно понимать термины и сокращения. Что еще более важно, необходимо понимать свойства FRP композитов и возможности различных подкреплений, таких как углеродное волокно.
Свойства композитов углепластика
Композитные материалы, армированные углеродным волокном, отличаются от других композитных материалов FRP с использованием традиционных материалов, таких как стекловолокно или арамидное волокно. Свойства композитов CFRP, которые являются выгодными, включают:
Легкий вес: Традиционный армированный стекловолокном композит использование непрерывного стекловолокна с волокном из 70% стекла (вес стекла / общий вес), как правило, будет иметь плотность 0,065 фунтов на кубический дюйм.
Между тем композитный углепластик с таким же весом волокна 70% может обычно иметь плотность 0,055 фунтов на кубический дюйм.
Увеличенная сила: Композиты из углеродного волокна не только легче, но композиты из углепластика намного прочнее и жестче на единицу веса. Это верно при сравнении композитов из углеродного волокна со стекловолокном, но даже в большей степени по сравнению с металлами.
Например, при сравнении стали с композитами из углепластика приличное эмпирическое правило заключается в том, что структура из углеродного волокна с одинаковой прочностью часто будет весить на 1/5 структуры стали. Вы можете себе представить, почему автомобильные компании исследуют использование углеродного волокна вместо стали.
При сравнении композитов углепластика с алюминием, одним из самых легких металлов, стандартное предположение что алюминиевая конструкция с одинаковой прочностью, вероятно, будет весить в 1,5 раза больше, чем углеродное волокно структура.
Конечно, есть много переменных, которые могут изменить это сравнение. Качество и качество материалов могут быть разными, а с композитами производственный процесс, архитектура волокна и качество должны быть приняты во внимание.
Недостатки углепластика композитов
Стоимость: Несмотря на то, что материал удивительный, есть причина, по которой углеродное волокно используется не во всех случаях. В настоящее время композиты из углепластика во многих случаях являются дорогостоящими. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), тип углеродного волокна (аэрокосмическая и товарный сорт), а также размер жгута волокна, цена на углеродное волокно может сильно различаться.
Сырье на основе углеродного волокна по цене за фунт может быть в 5-25 раз дороже, чем стекловолокно. Это несоответствие еще больше при сравнении стали с композитами из углепластика.
Проводимость: Это может быть как преимуществом для композитов из углеродного волокна, так и недостатком в зависимости от применения. Углеродное волокно является чрезвычайно проводящим, а стекловолокно - изоляционным. Многие приложения используют стекловолокнои не может использовать углеродное волокно или металл, строго из-за проводимости.
Например, в коммунальной промышленности многие продукты требуют использования стекловолокна. Это также одна из причин, по которой лестницы используют стекловолокно в качестве лестничных перил. Если стеклопластиковая лестница должна была войти в контакт с линией электропередачи, вероятность поражения электрическим током намного ниже. Это не будет иметь место с лестницей углепластика.
Хотя стоимость композитов из углепластика все еще остается высокой, новые технологические достижения в производстве продолжают позволять создавать более рентабельные продукты. Надеемся, что в наше время мы сможем увидеть экономичное углеродное волокно, используемое в широком спектре потребительских, промышленных и автомобильных применений.