Преимущества и недостатки углепластика (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 CFRP, 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 CFRP, «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 того или иного материала. Однако более важным является необходимость понимания свойств композитов FRP и их различных армирующих элементов, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов на основе углеродного волокна
Композиты, армированные углеродным волокном, в отличие от других композитов FRP, в которых используются традиционные волокна, такие как стекловолокно 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 к общему весу) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность - Композиты из углепластика, несмотря на 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 показывает, что углепластик составляет 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 сравнивают с алюминием, одним из самых легких металлов с точки зрения массы, вес примерно в 1,5 раза больше, чем у кузова из углеродного волокна, исходя из основного предположения, что алюминий при равной прочности.
Конечно, в эксперименте есть много других переменных, которые могут повлиять на результаты сравнения, например, различные марки и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структура волокна и качество.
.jpg)
Недостатки композитов на основе углеродного волокна
Высокая стоимость - Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики композитов из углепластика, почему углеродные волокна не находят широкого применения в производстве продукции? В настоящее время стоимость производства композитов из углепластика слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмический или коммерческий класс) и размера пучка волокон, цена волокна может сильно отличаться.
Цена за фунт необработанного углеродного волокна может колебаться в 5-25 раз выше цены стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость материала из углепластика еще более заметна.
Электропроводность - Это может быть как преимуществом композитов на основе углеродного волокна, так и возможным недостатком в практическом применении. Углеродные волокна обладают высокой проводимостью, в то время как стекловолокна являются изоляционными. Причина, по которой многие продукты используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродным волокном или металлом, заключается в требуемых строгих изоляционных свойствах.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются с использованием стеклопластика в качестве каркаса лестницы по следующей причине: когда лестница из стеклопластика соприкасается с линиями электропередачи, вероятность поражения электрическим током значительно ниже. Лестницы из углеродного волокна, с другой стороны, чрезвычайно проводящие, и последствия немыслимы.
Несмотря на высокую стоимость композитов на основе углеродного волокна, однако, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и эффективные продукты. Возможно, при 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 CFRP, «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 того или иного материала. Однако более важным является необходимость понимания свойств композитов FRP и их различных армирующих элементов, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов на основе углеродного волокна
Композиты, армированные углеродным волокном, в отличие от других композитов FRP, в которых используются традиционные волокна, такие как стекловолокно 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 к общему весу) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность - Композиты из углепластика, несмотря на 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 показывает, что углепластик составляет 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 сравнивают с алюминием, одним из самых легких металлов с точки зрения массы, вес примерно в 1,5 раза больше, чем у кузова из углеродного волокна, исходя из основного предположения, что алюминий при равной прочности.
Конечно, в эксперименте есть много других переменных, которые могут повлиять на результаты сравнения, например, различные марки и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структура волокна и качество.
.jpg)
Недостатки композитов на основе углеродного волокна
Высокая стоимость - Несмотря на отличные эксплуатационные характеристики композитов из углепластика, почему углеродные волокна не находят широкого применения в производстве продукции? В настоящее время стоимость производства композитов из углепластика слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмический или коммерческий класс) и размера пучка волокон, цена волокна может сильно отличаться.
Цена за фунт необработанного углеродного волокна может колебаться в 5-25 раз выше цены стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость материала из углепластика еще более заметна.
Электропроводность - Это может быть как преимуществом композитов на основе углеродного волокна, так и возможным недостатком в практическом применении. Углеродные волокна обладают высокой проводимостью, в то время как стекловолокна являются изоляционными. Причина, по которой многие продукты используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродным волокном или металлом, заключается в требуемых строгих изоляционных свойствах.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются с использованием стеклопластика в качестве каркаса лестницы по следующей причине: когда лестница из стеклопластика соприкасается с линиями электропередачи, вероятность поражения электрическим током значительно ниже. Лестницы из углеродного волокна, с другой стороны, чрезвычайно проводящие, и последствия немыслимы.
Несмотря на высокую стоимость композитов на основе углеродного волокна, однако, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и эффективные продукты. Возможно, при нашей жизни мы можем ожидать широкого использования высокоэффективных изделий из углеродного волокна на потребительском рынке, в промышленном производстве и автомобилестроении.