— De fantastiske egenskapene til karbonfiberforsterkede polymerer.
KarbonfiberForsterkede polymerkompositter (CFRP) er lette, sterke materialer som brukes i produksjonen av en rekke produkter som brukes i vårt daglige liv. Det er et begrep som brukes for å beskrive en fiberarmertkomposittmaterialesom bruker karbonfiber som den primære strukturelle komponenten. Det skal bemerkes at "P" i CFRP også kan stå for "plast" i stedet for "polymer."
Generelt bruker CFRP-kompositter herdeplaster som epoksy,polyester eller vinylester. Skjønttermoplastiske harpikserbrukes i CFRP-kompositter, "Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites" går ofte under sitt eget akronym, CFRTP-kompositter.
Når du arbeider med kompositter eller innenfor komposittindustrien, er det viktig å forstå begrepene og akronymene. Enda viktigere er det nødvendig å forståegenskapene til FRP-kompositterog egenskapene til de ulike forsterkningene som karbonfiber.
Egenskaper til CFRP-kompositter
Komposittmaterialer, forsterket med karbonfiber, er annerledes enn andre FRP-kompositter som bruker tradisjonelle materialer som glassfiber elleraramidfiber. Egenskapene til CFRP-kompositter som er fordelaktige inkluderer:
Lett vekt:En tradisjonellglassfiberforsterket komposittbruk av kontinuerlig glassfiber med en fiber på 70 % glass (vekt av glass / total vekt), vil vanligvis ha en tetthet på 0,065 pund per kubikktomme.
I mellomtiden kan en CFRP-kompositt, med samme 70 % fibervekt, typisk ha en tetthet på 0,055 pund per kubikktomme.
Økt styrke:Ikke bare er karbonfiberkompositter lettere, men CFRP-kompositter er mye sterkere og stivere per vektenhet. Dette er sant når man sammenligner karbonfiberkompositter med glassfiber, men enda mer når man sammenligner med metaller.
For eksempel er en grei tommelfingerregel når man sammenligner stål med CFRP-kompositter at en karbonfiberstruktur med lik styrke ofte vil veie 1/5 av stålets. Du kan forestille deg hvorfor bilselskaper undersøker å bruke karbonfiber i stedet for stål.
Når man sammenligner CFRP-kompositter med aluminium, et av de letteste metallene som brukes, er en standardantakelse at en aluminiumsstruktur med lik styrke sannsynligvis vil veie 1,5 ganger karbonfiberstrukturen.
Selvfølgelig er det mange variabler som kan endre denne sammenligningen. Karakteren og kvaliteten på materialene kan være forskjellig, og med kompositterproduksjonsprosess, fiberarkitektur, og kvaliteten må tas i betraktning.
Ulemper med CFRP-kompositter
Koste:Selv om det er fantastisk materiale, er det en grunn til at karbonfiber ikke brukes i hver eneste applikasjon. For øyeblikket er CFRP-kompositter uoverkommelige i mange tilfeller. Avhengig av gjeldende markedsforhold (tilbud og etterspørsel), typen karbonfiber (luftfart kontra kommersiell kvalitet) og fibertaustørrelsen, kan prisen på karbonfiber variere dramatisk.
Rå karbonfiber på en pris-per-pund-basis kan være hvor som helst mellom 5 ganger til 25 ganger dyrere enn glassfiber. Denne forskjellen er enda større når man sammenligner stål med CFRP-kompositter.
Konduktivitet:Dette kan være både en fordel for karbonfiberkompositter, eller en ulempe avhengig av bruksområdet. Karbonfiber er ekstremt ledende, mens glassfiber er isolerende. Mangeapplikasjoner bruker glassfiber, og kan ikke bruke karbonfiber eller metall, strengt tatt på grunn av ledningsevnen.
For eksempel, i bruksindustrien er mange produkter pålagt å bruke glassfiber. Det er også en av grunnene til at stiger bruker glassfiber som stigeskinner. Hvis en glassfiberstige skulle komme i kontakt med en kraftledning, er sjansen for elektrisk støt mye mindre. Dette ville ikke vært tilfelle med en CFRP-stige.
Selv om kostnadene for CFRP-kompositter fortsatt er høye, fortsetter nye teknologiske fremskritt i produksjonen for å gi mer kostnadseffektive produkter. Forhåpentligvis vil vi i løpet av vår levetid kunne se kostnadseffektiv karbonfiber brukt i et bredt spekter av forbruker-, industri- og bilapplikasjoner.
Innleggstid: 10-02-23