Преимущества и недостатки пластика, армированного углеродным волокном (CFRP)
Углепластик- это легкий, прочный материал, который широко используется в производстве и изготовлении многих изделий, используемых в нашей повседневной жизни. Композиты, армированные углеродным волокном, или сокращенно углепластик, представляют собой композиты, армированные волокном, в которых углеродные волокна используются в качестве основного структурного компонента. Следует отметить, что буква «Р» в композитах из углепластика может означать не только «полимер», но и «пластик».
Как правило, термореактивные смолы, такие как эпоксидные смолы, полиэфиры или виниловые эфиры, часто используются в композитах из углепластика. Хотя термопластичные смолы также используются в композитах из углепластика, «термопластичные композиты, армированные углеродным волокном» часто называют композитами CFRTP, что расшифровывается как термопластичные композиты, армированные углеродным волокном. акроним.
При работе с композитами важно понимать терминологию и аббревиатуры, характерные для материала. Однако более важным является понимание свойств композитов FRP и их различных армирующих материалов, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов из углеродного волокна
Композиты, армированные углеродным волокном, в отличие от других композитов FRP, в которых используются традиционные волокна, такие как стекловолокна или ароматические полиамидные волокна, обладают превосходными свойствами композитов CFRP, в том числе
Малый вес- Традиционные композиты, армированные стекловолокном, используют непрерывное стекловолокно на 70% (вес стекла / общий вес) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность- Углепластиковые композиты, несмотря на свой небольшой вес, обладают более высокой прочностью и большей жесткостью на единицу веса, чем композиты из стекловолокна. Это преимущество еще более выражено по сравнению с металлическими материалами. Например, опыт подсказывает нам, что материалы из углепластика составляют 1/5 веса стали при той же прочности, поэтому представьте, почему все производители автомобилей рассматривают возможность использования углеродного волокна вместо стали для улучшения характеристик своей продукции.
Когда композиты из углепластика сравниваются с алюминием, одним из самых легких металлов с точки зрения массы, вес примерно в 1,5 раза больше, чем у корпуса из углеродного волокна, исходя из основного предположения, что алюминий имеет равную прочность.
Конечно, в эксперименте есть много других переменных, которые могут повлиять на результаты сравнения, например, необходимо учитывать различные сорта и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структуру волокон и качество.
.jpg)
Недостатки композитов из углеродного волокна
Высокая стоимость- Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики углепластиковых композитов, почему углеродные волокна не находят широкого применения в производстве изделий? В настоящее время стоимость производства углепластиковых композитов слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмическое или коммерческое) и размера пучка волокна цена волокна может сильно отличаться.
Цена за фунт сырого углеродного волокна может варьироваться в 5-25 раз выше цены стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость углепластика еще более заметна.
Электропроводность- Это может быть как преимуществом композитов из углеродного волокна, так и возможным недостатком в практическом применении. Углеродные волокна обладают высокой проводимостью, в то время как стеклянные волокна являются изолирующими. Причина, по которой многие продукты используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродным волокном или металлом, заключается в строгих изоляционных свойствах.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются с использованием стекловолокна в качестве каркаса лестницы по следующей причине: когда лестница из стекловолокна соприкасается с линиями электропередач, вероятность поражения электрическим током намного ниже. Лестницы из углеродного волокна, с другой стороны, чрезвычайно проводящие, и последствия немыслимы.
Однако, несмотря на высокую стоимость композитов из углеродного волокна, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и результативные продукты. Возможно, в течение нашей жизни мы можем ожидать широкого использования высокоэффективных изделий из углеродного волокна на потребительском рынке, в промышленном производстве и автомобилестроении.
Как правило, термореактивные смолы, такие как эпоксидные смолы, полиэфиры или виниловые эфиры, часто используются в композитах из углепластика. Хотя термопластичные смолы также используются в композитах из углепластика, «термопластичные композиты, армированные углеродным волокном» часто называют композитами CFRTP, что расшифровывается как термопластичные композиты, армированные углеродным волокном. акроним.
При работе с композитами важно понимать терминологию и аббревиатуры, характерные для материала. Однако более важным является понимание свойств композитов FRP и их различных армирующих материалов, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов из углеродного волокна
Композиты, армированные углеродным волокном, в отличие от других композитов FRP, в которых используются традиционные волокна, такие как стекловолокна или ароматические полиамидные волокна, обладают превосходными свойствами композитов CFRP, в том числе
Малый вес- Традиционные композиты, армированные стекловолокном, используют непрерывное стекловолокно на 70% (вес стекла / общий вес) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность- Углепластиковые композиты, несмотря на свой небольшой вес, обладают более высокой прочностью и большей жесткостью на единицу веса, чем композиты из стекловолокна. Это преимущество еще более выражено по сравнению с металлическими материалами. Например, опыт подсказывает нам, что материалы из углепластика составляют 1/5 веса стали при той же прочности, поэтому представьте, почему все производители автомобилей рассматривают возможность использования углеродного волокна вместо стали для улучшения характеристик своей продукции.
Когда композиты из углепластика сравниваются с алюминием, одним из самых легких металлов с точки зрения массы, вес примерно в 1,5 раза больше, чем у корпуса из углеродного волокна, исходя из основного предположения, что алюминий имеет равную прочность.
Конечно, в эксперименте есть много других переменных, которые могут повлиять на результаты сравнения, например, необходимо учитывать различные сорта и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структуру волокон и качество.
.jpg)
Недостатки композитов из углеродного волокна
Высокая стоимость- Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики углепластиковых композитов, почему углеродные волокна не находят широкого применения в производстве изделий? В настоящее время стоимость производства углепластиковых композитов слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмическое или коммерческое) и размера пучка волокна цена волокна может сильно отличаться.
Цена за фунт сырого углеродного волокна может варьироваться в 5-25 раз выше цены стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость углепластика еще более заметна.
Электропроводность- Это может быть как преимуществом композитов из углеродного волокна, так и возможным недостатком в практическом применении. Углеродные волокна обладают высокой проводимостью, в то время как стеклянные волокна являются изолирующими. Причина, по которой многие продукты используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродным волокном или металлом, заключается в строгих изоляционных свойствах.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются с использованием стекловолокна в качестве каркаса лестницы по следующей причине: когда лестница из стекловолокна соприкасается с линиями электропередач, вероятность поражения электрическим током намного ниже. Лестницы из углеродного волокна, с другой стороны, чрезвычайно проводящие, и последствия немыслимы.
Однако, несмотря на высокую стоимость композитов из углеродного волокна, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и результативные продукты. Возможно, в течение нашей жизни мы можем ожидать широкого использования высокоэффективных изделий из углеродного волокна на потребительском рынке, в промышленном производстве и автомобилестроении.