Преимущества и недостатки углеродно-армированного пластика (CFRP)
CFRPэто лёгкий, прочный материал, широко используемый при производстве и производстве многих продуктов, применяемых в нашей повседневной жизни. Композиты, усиленные углеропластиком, или CFRP, — это композиты, усиленные волокнами, которые используют углеродноволокна в качестве основного конструктивного компонента. Следует отметить, что буква «P» в CFRP-композитах может означать не только «полимер», но и «пластик».
В целом, в CFRP-композитах часто применяются термореактивные смолы, такие как эпоксидные смолы, полиэстеры или виниловые эфиры. Хотя термопластичные смолы также применяются в композитах из CFRP, «термопластичные композиты, усиленные углеропластиком» часто называют CFRTP-композитами, что расшифровывается как Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites. аббревиатура.
При работе с композитами важно понимать терминологию и сокращения, характерные для материала. Однако более важно понимать свойства композитов из FRP и их различных арматур, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов из углеродного волокна
Композиты, усиленные углеродным волокном, в отличие от других композитов из FRP, использующих традиционные волокна, таких как стекловолокна или ароматические полиамидные волокна, обладают отличными свойствами по сравнению с CFRP-композитами, включая
Лёгкий вес- Традиционные композиты, армированные стекловолокном, используют непрерывные стекловолокна с уровнем 70% (вес стекла/общий вес) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность- Композиты из CFRP, несмотря на небольшой вес, обладают большей прочностью и большей жесткостью на единицу веса, чем композиты из стекловолокна. Это преимущество особенно заметно по сравнению с металлическими материалами. Например, опыт показывает, что материалы CFRP составляют 1/5 веса стали при той же прочности, так что представьте, почему все автопроизводители рассматривают использование углеродного волокна вместо стали для улучшения производительности продукции.
Если сравнивать композиты из CFRP с алюминием, одним из самых лёгких металлов по массе, масса примерно в 1,5 раза превышает корпус из углеродного волокна, исходя из базового предположения, что алюминий равной прочности.
Конечно, в эксперименте есть и другие факторы, которые могут влиять на результаты сравнения, например, различные качества и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структура волокон и качество также необходимо учитывать.
.jpg)
Недостатки композитов из углеродного волокна
Высокая стоимость- Несмотря на отличные характеристики композитов из CFRP, почему углеродное волокно не широко используется в производстве продукции? В настоящее время стоимость производства CFRP-композитов слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмическое и коммерческое класса) и размера пучка волокна, цена волокна может сильно различаться.
Цена за фунт сырого углеродного волокна может варьироваться от 5 до 25 раз дороже стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость материала CFRP особенно заметна.
Электропроводимость- Это может быть как преимуществом композитов из углеродного волокна, так и возможным недостатком в практических применениях. Углеродное волокно чрезвычайно проводящие, а стекловолокна — изолирующие. Причина, по которой многие изделия используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродной или металлической изолацией, заключается в строгих изоляционных свойствах, требуемых на них.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются из стекловолокна в качестве каркаса по следующей причине: при контакте с линиями электропередач вероятность электрического тока значительно ниже. Углепластиковые лестницы, напротив, чрезвычайно проводят, и последствия немыслимы.
Несмотря на высокую стоимость композитов из углеродного волокна, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и эффективные продукты. Возможно, за нашу жизнь мы можем ожидать широкого применения высокопроизводительных углеродных волоконных изделий на потребительском рынке, промышленном производстве и автомобильном производстве.
В целом, в CFRP-композитах часто применяются термореактивные смолы, такие как эпоксидные смолы, полиэстеры или виниловые эфиры. Хотя термопластичные смолы также применяются в композитах из CFRP, «термопластичные композиты, усиленные углеропластиком» часто называют CFRTP-композитами, что расшифровывается как Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites. аббревиатура.
При работе с композитами важно понимать терминологию и сокращения, характерные для материала. Однако более важно понимать свойства композитов из FRP и их различных арматур, таких как углеродное волокно.
.jpg)
Свойства композитов из углеродного волокна
Композиты, усиленные углеродным волокном, в отличие от других композитов из FRP, использующих традиционные волокна, таких как стекловолокна или ароматические полиамидные волокна, обладают отличными свойствами по сравнению с CFRP-композитами, включая
Лёгкий вес- Традиционные композиты, армированные стекловолокном, используют непрерывные стекловолокна с уровнем 70% (вес стекла/общий вес) и обычно имеют плотность 0,065 фунта на кубический дюйм.
Высокая прочность- Композиты из CFRP, несмотря на небольшой вес, обладают большей прочностью и большей жесткостью на единицу веса, чем композиты из стекловолокна. Это преимущество особенно заметно по сравнению с металлическими материалами. Например, опыт показывает, что материалы CFRP составляют 1/5 веса стали при той же прочности, так что представьте, почему все автопроизводители рассматривают использование углеродного волокна вместо стали для улучшения производительности продукции.
Если сравнивать композиты из CFRP с алюминием, одним из самых лёгких металлов по массе, масса примерно в 1,5 раза превышает корпус из углеродного волокна, исходя из базового предположения, что алюминий равной прочности.
Конечно, в эксперименте есть и другие факторы, которые могут влиять на результаты сравнения, например, различные качества и качества материалов, процесс компаундирования, производственный процесс, структура волокон и качество также необходимо учитывать.
.jpg)
Недостатки композитов из углеродного волокна
Высокая стоимость- Несмотря на отличные характеристики композитов из CFRP, почему углеродное волокно не широко используется в производстве продукции? В настоящее время стоимость производства CFRP-композитов слишком высока. В зависимости от текущих рыночных условий (спрос и предложение), типа углеродного волокна (аэрокосмическое и коммерческое класса) и размера пучка волокна, цена волокна может сильно различаться.
Цена за фунт сырого углеродного волокна может варьироваться от 5 до 25 раз дороже стекловолокна. По сравнению со сталью, высокая стоимость материала CFRP особенно заметна.
Электропроводимость- Это может быть как преимуществом композитов из углеродного волокна, так и возможным недостатком в практических применениях. Углеродное волокно чрезвычайно проводящие, а стекловолокна — изолирующие. Причина, по которой многие изделия используют стекловолокно и не могут быть заменены углеродной или металлической изолацией, заключается в строгих изоляционных свойствах, требуемых на них.
В коммунальном производстве многие изделия требуют использования стекловолокна. Например, лестницы изготавливаются из стекловолокна в качестве каркаса по следующей причине: при контакте с линиями электропередач вероятность электрического тока значительно ниже. Углепластиковые лестницы, напротив, чрезвычайно проводят, и последствия немыслимы.
Несмотря на высокую стоимость композитов из углеродного волокна, с развитием технологий в ближайшем будущем появятся более эффективные и эффективные продукты. Возможно, за нашу жизнь мы можем ожидать широкого применения высокопроизводительных углеродных волоконных изделий на потребительском рынке, промышленном производстве и автомобильном производстве.