Karbonska vlakna Ojačani polimerni kompoziti (CFRP) so lahki in močni materiali, ki se uporabljajo pri izdelavi številnih izdelkov, ki se uporabljajo v našem vsakdanjem življenju. Je izraz, ki se uporablja za opis vlaken, ojačanih kompozitni material ki kot osnovna strukturna komponenta uporablja ogljikova vlakna. Treba je opozoriti, da lahko "P" v CFRP pomeni tudi "plastika" namesto "polimer".
Na splošno CFRP kompoziti uporabljajo termoreaktivne smole, kot so epoksi, poliester ali vinilni ester. Čeprav termoplastične smole se uporabljajo v kompozitih CFRP, "Termoplastični kompoziti, ojačani z ogljikovimi vlakni", pogosto gredo po svoji kratici, CFRTP kompoziti.
Pri delu s kompoziti ali v industriji kompozitov je pomembno razumeti izraze in kratice. Še pomembneje je razumeti lastnosti kompozitov FRP in zmogljivosti različnih ojačitev, kot so ogljikova vlakna.
Lastnosti kompozitov CFRP
Kompozitni materiali, ojačani z ogljikovimi vlakni, se razlikujejo od drugih kompozitov FRP z uporabo tradicionalnih materialov, na primer iz fiberglasa ali
aramidna vlakna. Ugodne lastnosti kompozitov CFRP vključujejo:Lahka teža: Tradicionalna kompozit ojačan s steklenimi stekli uporaba neprekinjenih steklenih vlaken z vlakni 70% stekla (teža stekla / skupna teža) ima običajno gostoto 0,05 funtov na kubični palec.
Medtem bi lahko kompozit CFRP z enako 70-odstotno maso vlaken imel navadno gostoto 0,05 funtov na kubični palec.
Povečana moč: Kompoziti iz ogljikovih vlaken niso le lažji, ampak so CFRP kompoziti veliko močnejši in trdnejši na enoto teže. To velja pri primerjavi kompozitov iz ogljikovih vlaken s steklenimi vlakni, še bolj pa v primerjavi s kovinami.
Primer primernega pravila pri primerjavi jekla s kompoziti CFRP je, da je struktura ogljikovih vlaken enake trdnosti pogosto enaka 1/5 od jekla. Lahko si predstavljate, zakaj avtomobilska podjetja preiskujejo uporabo ogljikovih vlaken namesto jekla.
Če primerjamo kompozite CFRP z aluminijem, ki je ena najlažjih uporabljenih kovin, velja standardna predpostavka da bo aluminijasta konstrukcija enake trdnosti verjetno tehtala 1,5-krat večja od ogljikovih vlaken zgradba.
Seveda obstaja veliko spremenljivk, ki bi lahko to primerjavo spremenile. Stopnja in kakovost materialov je lahko različna, s kompoziti pa tudi proizvodni postopek, arhitekturo vlaken in kakovost je treba upoštevati.
Slabosti kompozitov CFRP
Cena: Čeprav je neverjeten material, obstaja razlog, da se ogljikova vlakna ne uporabljajo v vsaki posamezni uporabi. Trenutno so kompoziti CFRP v mnogih primerih stroškovno prepovedani. Glede na trenutne tržne pogoje (ponudba in povpraševanje), vrsto ogljikovih vlaken (aerospace vs. komercialni razred) in velikosti vlaken se lahko cena ogljikovih vlaken močno razlikuje.
Surova ogljikova vlakna po ceni na kilogram so lahko od 5-krat do 25-krat dražja od steklenih vlaken. Ta neskladje je še večje, če primerjamo jeklo s kompoziti CFRP.
Vodljivost: To je lahko prednost kompozitov iz ogljikovih vlaken ali pomanjkljivost, odvisno od uporabe. Ogljikova vlakna so izjemno prevodna, steklena vlakna pa izolativna. Mnogi aplikacije uporabljajo steklena vlaknain ne morejo uporabljati ogljikovih vlaken ali kovin, izključno zaradi prevodnosti.
Na primer, v komunalni industriji je za uporabo steklenih vlaken potrebnih veliko izdelkov. To je tudi eden od razlogov, zakaj lestve uporabljajo steklena vlakna kot tirnice lestve. Če bi lestev iz steklenih vlaken prišla v stik z daljnovodom, so možnosti za električni tok precej nižje. To ne bi veljalo za lestvico CFRP.
Čeprav so stroški kompozitov iz CFRP še vedno visoki, novi tehnološki napredek v proizvodnji še vedno omogoča, da bi zagotovili bolj stroškovno učinkovite izdelke. Upajmo, da bomo v svojem življenju lahko videli stroškovno učinkovite ogljikove vlakne, ki se uporabljajo v široki paleti potrošniških, industrijskih in avtomobilskih aplikacij.