Понимание углепластиковых композитов

— Удивительные возможности полимеров, армированных углеродным волокном.

Углеродное волокноАрмированные полимерные композиты (CFRP) — это легкие и прочные материалы, используемые в производстве многочисленных продуктов, используемых в нашей повседневной жизни.Этот термин используется для описания армированного волокномкомпозитный материалкоторый использует углеродное волокно в качестве основного структурного компонента.Следует отметить, что «P» в CFRP также может означать «пластик» вместо «полимер».

Как правило, в композитах CFRP используются термореактивные смолы, такие как эпоксидная смола,полиэстер или виниловый эфир.Хотятермопластичные смолыиспользуются в композитах CFRP, «термопластичные композиты, армированные углеродным волокном» часто называются своими собственными аббревиатурами, композиты CFRTP.

При работе с композитами или в отрасли композитов важно понимать термины и сокращения.Что еще более важно, необходимо пониматьсвойства композитов FRPи возможности различных подкреплений, таких как углеродное волокно.

Свойства композитов углепластика

Композитные материалы, армированные углеродным волокном, отличаются от других композитов FRP, в которых используются традиционные материалы, такие как стекловолокно или стекловолокно.арамидное волокно.Преимущества композитов CFRP включают:

Легкий вес:Традиционныйкомпозит, армированный стекловолокномиспользование непрерывного стекловолокна с волокном, состоящим из 70% стекла (вес стекла / общий вес), обычно будет иметь плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.

Между тем, углепластиковый композит с тем же 70%-ным весом волокна обычно может иметь плотность 0,055 фунта на кубический дюйм.

Повышенная сила:Композиты из углеродного волокна не только легче по весу, но и композиты из углепластика намного прочнее и жестче на единицу веса.Это верно при сравнении композитов из углеродного волокна со стеклянным волокном, но тем более по сравнению с металлами.

Например, хорошее эмпирическое правило при сравнении стали с композитами из углепластика заключается в том, что конструкция из углеродного волокна равной прочности часто будет весить 1/5 веса стали.Вы можете себе представить, почему автомобильные компании исследуют использование углеродного волокна вместо стали.

При сравнении композитов CFRP с алюминием, одним из самых легких используемых металлов, стандартное предположение состоит в том, что алюминиевая конструкция равной прочности, вероятно, будет весить в 1,5 раза больше, чем конструкция из углеродного волокна.

Конечно, есть много переменных, которые могут изменить это сравнение.Марка и качество материалов могут быть разными, а с композитамипроизводственный процесс, архитектуру волокна и качество необходимо принимать во внимание.

Недостатки углепластиковых композитов

Расходы:Хотя углеродное волокно является удивительным материалом, есть причина, по которой углеродное волокно не используется в каждом отдельном приложении.В настоящее время композиты CFRP во многих случаях являются непомерно дорогостоящими.В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмический или коммерческий) и размера жгута волокна цена на углеродное волокно может сильно различаться.

Сырое углеродное волокно в пересчете на 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 области применения.Углеродное волокно обладает чрезвычайно высокой проводимостью, а стекловолокно обладает изоляционными свойствами.Многоприложения используют стекловолокно, и не может использовать углеродное волокно или металл строго из-за проводимости.

Например, в коммунальной промышленности во многих продуктах требуется использование стекловолокна.Это также одна из причин, по которой в лестницах используется стекловолокно в качестве поручней лестницы.Если лестница из стекловолокна соприкоснется с линией электропередач, вероятность поражения электрическим током значительно ниже.Это не относится к лестнице из углепластика.

Хотя стоимость композитов CFRP по-прежнему остается высокой, новые технологические достижения в производстве продолжают позволять производить более рентабельные продукты.Будем надеяться, что при нашей жизни мы сможем увидеть экономически эффективное углеродное волокно, используемое в широком спектре потребительских, промышленных и автомобильных приложений.