Uhlíkové vlákno Vyztužené polymerní kompozity (CFRP) jsou lehké, silné materiály používané při výrobě mnoha produktů používaných v našem každodenním životě. Je to termín používaný k popisu vlákny vyztuženého Kompozitní materiál který používá uhlíkové vlákno jako primární konstrukční komponentu. Je třeba poznamenat, že "P" v CFRP může také znamenat "plast" místo "polymer".
Obecně kompozity CFRP používají termosetové pryskyřice, jako je epoxid, polyester nebo vinylester. Ačkoli termoplastické pryskyřice jsou používány v CFRP kompozitech, „termoplastické kompozity vyztužené uhlíkovými vlákny“ často vycházejí z jejich vlastních zkratek, kompozitů CFRTP.
Při práci s kompozity nebo v rámci odvětví kompozitů je důležité porozumět termínům a zkratkám. Ještě důležitější je, že je třeba porozumět vlastnosti kompozitů FRP a schopnosti různých výztuží, jako je uhlíkové vlákno.
Vlastnosti kompozitů CFRP
Kompozitní materiály, vyztužené uhlíkovými vlákny, se liší od ostatních kompozitů FRP používajících tradiční materiály, jako je sklolaminát nebo
aramidové vlákno. Vlastnosti kompozitů CFRP, které jsou výhodné, zahrnují:Lehká váha: Tradiční laminát vyztužený kompozitem při použití kontinuálního skleněného vlákna s vláknem 70% skla (hmotnost skla / celková hmotnost) bude mít běžně hustota 0,065 libry na krychlový palec.
Mezitím může mít kompozit CFRP se stejnou hmotností 70% vlákniny typicky hustotu 0,055 libry na krychlový palec.
Zvýšená síla: Nejenom, že kompozity z uhlíkových vláken mají nižší hmotnost, ale kompozity CFRP jsou mnohem silnější a tužší na jednotku hmotnosti. To platí při porovnání kompozitů z uhlíkových vláken se skleněnými vlákny, ale ještě více ve srovnání s kovy.
Například slušným pravidlem při srovnávání oceli s kompozity CFRP je to, že struktura uhlíkových vláken se stejnou pevností bude často vážit 1 / 5th oceli. Dokážete si představit, proč automobilové společnosti zkoumají uhlíkové vlákno místo oceli.
Při porovnání kompozitů CFRP s hliníkem, jedním z nejlehčích použitých kovů, je standardní předpoklad že hliníková struktura se stejnou pevností by pravděpodobně vážila 1,5krát více než uhlíková vlákna struktura.
Samozřejmě existuje mnoho proměnných, které by toto srovnání mohly změnit. Stupeň a kvalita materiálů může být různá a u kompozitů může být výrobní proces, vláknovou architekturu a kvalitu je třeba vzít v úvahu.
Nevýhody kompozitů CFRP
Náklady: Ačkoli je úžasný materiál, existuje důvod, proč se uhlíkové vlákno nepoužívá v každé jednotlivé aplikaci. V současné době jsou kompozity CFRP v mnoha případech nákladově neúnosné. V závislosti na aktuálních tržních podmínkách (nabídka a poptávka), typu uhlíkových vláken (vzdušný prostor vs. komerční třídy) a velikost vlákenného vlákna, cena uhlíkových vláken se může výrazně lišit.
Surové uhlíkové vlákno na bázi ceny za libru může být 5 až 25krát dražší než sklolaminát. Tento rozdíl je ještě větší při porovnání oceli s kompozity CFRP.
Vodivost: To může být jak výhoda pro kompozity z uhlíkových vláken, nebo nevýhoda v závislosti na aplikaci. Uhlíkové vlákno je extrémně vodivé, zatímco skleněné vlákno je izolační. Mnoho aplikace používají skleněná vláknaa nemohou používat uhlíkové vlákno nebo kov, a to výhradně kvůli vodivosti.
Například v odvětví veřejných služeb se od mnoha výrobků vyžaduje použití skleněných vláken. Je to také jeden z důvodů, proč žebříky používají jako žebříkové kolejnice skleněné vlákno. Pokud by měl žebřík ze skleněných vláken přijít do kontaktu s elektrickým vedením, je šance na úraz elektrickým proudem mnohem nižší. To by nebyl případ žebříku CFRP.
Ačkoli náklady na kompozity CFRP stále zůstávají vysoké, nové technologické pokroky ve výrobě nadále umožňují nákladově efektivnější produkty. Doufejme, že v našem životě uvidíme nákladově efektivní uhlíková vlákna používaná v široké škále spotřebitelských, průmyslových a automobilových aplikací.