Hiilikuitu Vahvistetut polymeerikomposiitit (CFRP) ovat kevyitä, vahvoja materiaaleja, joita käytetään lukuisten päivittäisessä elämässämme käytettävien tuotteiden valmistuksessa. Sitä käytetään kuvaamaan kuituvahvistettua komposiitti materiaali joka käyttää hiilikuitua ensisijaisena rakenneosana. On huomattava, että CFRP: n "P" voi myös tarkoittaa "muovia" "polymeerin" sijasta.
Yleensä CFRP-komposiitit käyttävät lämpökovettuvia hartseja, kuten epoksia, polyesteri tai vinyyliesteri. Siitä huolimatta kestomuovihartsit Käytetään CFRP-komposiiteissa. "Hiilikuitulujitetut kestomuovikomposiitit" kulkevat usein omalla lyhenteellä, CFRTP-komposiitit.
Kun työskentelet komposiittien kanssa tai komposiittiteollisuudessa, on tärkeää ymmärtää termit ja lyhenteet. Vielä tärkeämpää on ymmärtää FRP-komposiittien ominaisuudet ja erilaisten vahvikkeiden, kuten hiilikuitujen, ominaisuudet.
CFRP-komposiittien ominaisuudet
Komposiittimateriaalit, vahvistetut hiilikuitulla, ovat erilaisia kuin muut FRP-komposiitit käyttämällä perinteisiä materiaaleja, kuten lasikuitua tai
aramidikuitu. CFRP-komposiittien edullisia ominaisuuksia ovat:Kevyt: Perinteinen lasikuitulujitettu komposiitti Kun käytetään jatkuvaa lasikuitua, jossa on 70-prosenttista lasikuitua (lasin paino / kokonaispaino), tiheys on yleensä .065 puntaa kuutiometriä kohti.
Samaan aikaan CFRP-komposiitilla, jolla on sama 70-prosenttinen kuidun paino, voi tyypillisesti olla tiheys 0,055 paunaa kuutiometriä kohti.
Lisääntynyt lujuus: Hiilikuitukomposiitit eivät ole vain kevyempiä, vaan myös CFRP-komposiitit ovat paljon vahvempia ja jäykempiä painoyksikköä kohti. Tämä on totta verrattaessa hiilikuitukomposiitteja lasikuituihin, mutta vielä enemmän verrattuna metalleihin.
Esimerkiksi kunnollinen nyrkkisääntö verrattuna terästä CFRP-komposiitteihin on, että yhtä vahvan hiilikuiturakenteen paino on usein viidesosa teräksen rakenteesta. Voit kuvitella, miksi autoteollisuusyritykset tutkivat hiilikuitujen käyttöä teräksen sijasta.
Kun verrataan CFRP-komposiitteja alumiiniin, joka on yksi kevyimmistä käytetyistä metalleista, vakiooletus on että yhtä vahva alumiinirakenne painaa todennäköisesti 1,5-kertaisesti hiilikuidun kanssa rakenne.
Tietysti on monia muuttujia, jotka voivat muuttaa tätä vertailua. Materiaalien laatu ja laatu voivat olla erilaisia, ja komposiittien kanssa valmistusprosessi, kuituarkkitehtuuri ja laatu on otettava huomioon.
CFRP-komposiittien haitat
Kustannus: Vaikka hienoa materiaalia, on syytä, miksi hiilikuitua ei käytetä kaikissa sovelluksissa. Tällä hetkellä CFRP-komposiitit ovat monissa tapauksissa kohtuuttomia kustannuksia. Nykyisistä markkinaolosuhteista (tarjonta ja kysyntä) riippuen hiilikuitutyyppi (ilmailu vs. kaupallinen laatu) ja kuituhinauskoko, hiilikuitun hinta voi vaihdella dramaattisesti.
Raaka hiilikuitu voi per puntahinta olla missä tahansa välillä 5 - 25 kertaa kalliimpaa kuin lasikuitu. Tämä ero on vielä suurempi, kun verrataan terästä CFRP-komposiitteihin.
johtokyky: Tämä voi olla sekä etu hiilikuitukomposiiteille että haitta sovelluksesta riippuen. Hiilikuitu on erittäin johtava, kun taas lasikuitu on eristävä. monet sovellukset käyttävät lasikuitua, eikä voi käyttää hiilikuitua tai metallia, pelkästään johtavuuden vuoksi.
Esimerkiksi yleishyödyllisessä teollisuudessa monia tuotteita vaaditaan lasikuitujen käyttämiseen. Se on myös yksi syy siihen, miksi tikkaat käyttävät lasikuitua tikkaat. Jos lasikuitutikkaat joutuvat kosketuksiin voimajohdon kanssa, sähköiskujen todennäköisyys on paljon pienempi. Näin ei olisi CFRP-tikkaiden tapauksessa.
Vaikka CFRP-komposiittien kustannukset ovat edelleen korkeat, valmistuksen uudet teknologiset edistysaskeleet mahdollistavat edelleen kustannustehokkaampien tuotteiden saatavuuden. Toivottavasti pystymme elinaikana näkemään kustannustehokkaan hiilikuidun, jota käytetään monenlaisissa kuluttaja-, teollisuus- ja autosovelluksissa.