Fibra de carbon Compozițiile polimerice armate (CFRP) sunt materiale puternice, ușoare, utilizate la fabricarea a numeroase produse utilizate în viața noastră de zi cu zi. Este un termen folosit pentru a descrie o fibră consolidată material compozit care folosește fibra de carbon ca componentă structurală primară. Trebuie menționat că „P” din CFRP poate fi de asemenea „plastic” în loc de „polimer”.
În general, compozitele CFRP folosesc rășini termoizolante, cum ar fi epoxidice, poliester sau ester vinilic. Cu toate că rășini termoplastice sunt utilizate în compozite CFRP, „Compozițiile termoplastice armate cu fibră de carbon” merg adesea după propriile lor acronime, compozite CFRTP.
Când lucrați cu compozite sau în cadrul industriei compozitelor, este important să înțelegeți termenii și acronimele. Mai important, este necesar să înțelegeți proprietățile compozitelor FRP și capabilitățile diferitelor armături, cum ar fi fibra de carbon.
Proprietățile compozitelor CFRP
Materialele compozite, consolidate cu fibre de carbon, sunt diferite decât alte compozite FRP folosind materiale tradiționale, cum ar fi fibra de sticlă sau
fibra aramidică. Proprietățile compozitelor CFRP care sunt avantajoase includ:Greutate ușoară: Un tradițional compozit armat din fibră de sticlă folosind fibra de sticlă continuă cu o fibră de 70% sticlă (greutatea sticlei / greutatea totală), va avea în mod obișnuit o densitate de 0,065 lire pe inch cub.
Între timp, un compozit CFRP, cu aceeași greutate de 70% fibră, ar putea avea în mod obișnuit o densitate de 0,55 lire pe inch cub.
Forță sporită: Nu numai că compozitele din fibră de carbon sunt mai ușoare, dar compozitele CFRP sunt mult mai puternice și mai rigide pe unitatea de greutate. Acest lucru este valabil atunci când se compară compozitele din fibră de carbon cu fibra de sticlă, dar cu atât mai mult în comparație cu metalele.
De exemplu, o regulă decentă atunci când compară oțelul cu compozitele CFRP este aceea că o structură din fibră de carbon cu o rezistență egală va cântări adesea 1/5 din cea a oțelului. Vă puteți imagina de ce companiile auto cercetează utilizarea fibrei de carbon în loc de oțel.
La compararea compozitelor CFRP cu aluminiu, unul dintre cele mai ușoare metale utilizate, este o ipoteză standard că o structură de aluminiu cu o rezistență egală ar cântări probabil de 1,5 ori mai mare decât cea a fibrei de carbon structura.
Desigur, există multe variabile care ar putea schimba această comparație. Gradul și calitatea materialelor pot fi diferite, iar cu compozite, proces de fabricație, arhitectura fibrelor și calitatea trebuie luate în considerare.
Dezavantaje ale compozitelor CFRP
Cost: Deși un material uimitor, există un motiv pentru care fibra de carbon nu este utilizată în fiecare aplicație. În prezent, compozitele CFRP sunt prohibitive în multe cazuri. În funcție de condițiile actuale ale pieței (ofertă și cerere), tipul de fibră de carbon (aerospațial vs. grad comercial) și dimensiunea remorcării fibrei, prețul fibrei de carbon poate varia dramatic.
Fibra de carbon brută la prețul pe livră poate fi oriunde între 5 și 25 de ori mai scumpă decât fibra de sticlă. Această diferență este cu atât mai mare când se compară oțelul cu compozitele CFRP.
conductivitate: Acesta poate fi atât un avantaj pentru compozitele din fibră de carbon, fie un dezavantaj în funcție de aplicație. Fibra de carbon este extrem de conductivă, în timp ce fibra de sticlă este izolatoare. Mulți aplicațiile folosesc fibra de sticlăși nu pot utiliza fibre de carbon sau metal, strict din cauza conductivității.
De exemplu, în industria de utilități, multe produse sunt necesare pentru a utiliza fibre de sticlă. Este, de asemenea, unul dintre motivele pentru care scările folosesc fibra de sticlă ca șinele scării. Dacă o scară din fibră de sticlă ar intra în contact cu o linie electrică, șansele de electrocutare sunt mult mai mici. Acesta nu ar fi cazul unei scări CFRP.
Deși costul compozitelor CFRP rămâne în continuare ridicat, noile progrese tehnologice în fabricație continuă să permită produse mai rentabile. Sperăm că, în timpul vieții noastre, vom putea vedea fibra de carbon rentabilă folosită într-o gamă largă de aplicații pentru consumatori, industriali și auto.