Насколько прочно углеродное волокно?

Углеродное волокно прочнее стали, легче стекловолокна и жестче, чем алюминий. Но прочный ли он? Многие факторы увеличивают долговечность материала. Вот посмотрите, насколько хорошо углеродное волокно противостоит износу с течением времени.

СВЯЗАННЫЕ :Что такое углеродное волокно?

В этой статье:

1. Может ли углеродное волокно ржаветь?
2. Может ли углеродное волокно ломаться?
3. Влияют ли погодные условия на долговечность углеродного волокна?
4. Может ли углеродное волокно выдерживать тепло?
5. Является ли углеродное волокно пуленепробиваемым?

Может ли углеродное волокно ржаветь?

Углеродное волокно химически устойчиво, устойчиво к коррозии и не ржавеет. Вот почему он хорошо работает в суровых условиях. Но сильные окислители, такие как перекись водорода или серная кислота, могут повлиять на него.

Точно так же эпоксидная смола инертна, не ржавеет и не корродирует. Однако он чувствителен к солнечному свету. Поэтому покрывайте композиты из углеродного волокна УФ-стойкой, чтобы предотвратить длительное повреждение от солнечных лучей.

Стоит отметить, что композиты из углеродного волокна могут вызвать гальваническую коррозию при контакте с некоторыми металлами. Хотя в краткосрочной перспективе это не приведет к явной поверхностной коррозии, продукты коррозии накапливаются и со временем приводят к повреждению. К счастью, для этого нужны особые условия, и некоторые покрытия обеспечивают защиту.

Может ли углеродное волокно ломаться?

Короткий ответ:да. Любой материал может выйти из строя, но это немного сложнее. Многие факторы, такие как производственный процесс, дизайн и использование, влияют на долговечность.

Например, могут образоваться зазоры, и вероятность появления трещин возрастает, если производитель наносит смолу неравномерно или не использует ее в достаточном количестве. Со временем эти маленькие трещинки могут распространяться, пока не сломаются. Даже незначительные удары в конечном итоге могут привести к поломке.

Ориентация волокон и волоконных слоев также оказывает значительное влияние на сопротивление усталости. Как и тип силы, которую вы применяете. Силы сжатия, сдвига и растяжения вызывают разного рода разрушения.

Тканое волокно при укладке под углом 0 ° имеет меньшую прочность на скручивание, чем, например, при 45 °. Так что он может сломаться, если его перекрутить.

Суть в том, что если вы останетесь ниже порога нагрузки для определенной детали, она не сломается легко.

Также имейте в виду, что трудно обнаружить признаки повреждения, указывающие на неминуемую неисправность. И в отличие от других материалов, которые гнутся или изгибаются, при выходе из строя углеродного волокна оно может резко разрушиться и расколоться.

СВЯЗАННЫЕ : Что такое кованое углеродное волокно? Полное руководство по кованым композитам

Влияют ли погодные условия на долговечность углеродного волокна?

Углеродное волокно имеет низкое тепловое расширение. Таким образом, его форма, площадь, объем или плотность не сильно меняются при изменении температуры. Это не означает, что в долгосрочной перспективе он невосприимчив к погодным условиям. Исследования показали, что комбинации погодных условий могут по-разному влиять на углеродное волокно в разных условиях.

Циклы замораживания-оттаивания

Фонд исследований гражданского строительства определил циклы замораживания-оттаивания как возможную угрозу долговечности углеродного волокна. Кроме того, они обнаружили, что в условиях замораживания-оттаивания бетон, армированный углеродным волокном, больше ухудшается в соленой воде.

Это не обязательно углеродное волокно, которое теряет целостность, а скорее микротрещины, образующиеся в матрице и расслоение волокна / матрицы. Частично этот эффект объясняется тем, что структурный клей не так совершенен, как другие виды углеродного волокна.

Наконец, несмотря на эти эффекты, другое исследование показало, что бетон, армированный углеродным волокном, более прочен, чем стандартный бетон.

Гигротермальное старение

Гигротермическое старение может повлиять на долговечность углеродного волокна в одних областях, но не в других.

Что такое гигротермальная выдержка? Гигротермическое старение означает сочетание тепла и влаги и то, какое влияние это оказывает на структуру.

Продолжительное воздействие тепла и влаги может мало повлиять на прочность углеродного волокна на изгиб. Но при длительной нагрузке и в присутствии соленой воды предел прочности на разрыв снижается на 7–12%.

Циклы мокрый – сухой

Одно исследование показывает, что циклы «влажный-сухой» могут иметь значительное отрицательное влияние на предел прочности при растяжении. После 4000 циклов «влажный-сухой» вероятность отказа значительно возрастает.

Напротив, он имеет ограниченное влияние на деформацию углеродного волокна.

Воздействие УФ-излучения и конденсация

УФ-излучение и конденсация действуют синергетически, вызывая эрозию эпоксидной матрицы, но не затрагивая углеродное волокно. Эрозия эпоксидной смолы может в конечном итоге снизить предел прочности на разрыв до 29% и снизить долговечность.

Как уже упоминалось, покрытие, устойчивое к ультрафиолетовому излучению, поможет защитить композиты из углеродного волокна.

В целом, погодные условия влияют на углеродное волокно. Но эффекты зависят от того, как вы его используете. Например, погодные условия оказывают более заметное влияние на здания из углеродного волокна, чем карбоновая рама велосипеда.

Может ли углеродное волокно выдерживать тепло?

Углеродные волокна выдерживают тепло. Но углеродное волокно в основном используется в матрице, такой как бетон, пластик или эпоксидная смола, что может ограничивать его термостойкость. Другими словами, матрица играет более важную роль в том, может ли деталь из углеродного волокна выдерживать тепло, чем само волокно.

Например, некоторые эпоксидные смолы могут выдерживать температуру до 100 ℃ (212 ℉), тогда как композит с углеродной матрицей, армированный углеродным волокном, может выдерживать температуры выше 2000 ℃ (3632 ℉).

Пуленепробиваемое углеродное волокно?

Теоретически углеродное волокно могло остановить пулю, но Kevlar® или другое арамидное волокно обладает большей гибкостью и ударопрочностью. Кроме того, кевлар® - более экономичный вариант противопульной брони.

Углеродное волокно действительно обеспечивает высокий уровень защиты от некоторых предметов. Вы часто будете видеть, как водители гоночных автомобилей используют его для защиты, потому что он рассеивает воздействие сил. Но когда дело доходит до пуль, вам понадобится много слоев, чтобы их остановить.

Посмотрите это видео, чтобы узнать, как углеродное волокно защищает от пуль.

Однако углеродные нанотрубки могут противостоять пулям. Нанотрубки состоят из атомов углерода, связанных повторяющимися гексагональными узорами, которые образуют полый цилиндр. Эти нанотрубки могут поглощать энергию баллистических ракет лучше, чем углеродное волокно и, в некоторых случаях, даже Кевлар®.

В своей основной форме углеродное волокно - это углеродный графит, который прослужит практически вечно. Материал обычно не поддается фоторазложению или биоразложению. Однако некоторые факторы действительно влияют на его долговечность, например, матрица. Кроме того, интенсивное использование композитов и факторы окружающей среды могут повлиять на его долговечность и возможности применения. В целом ученые ожидают, что детали из углеродного волокна прослужат более 50 лет.

Мы поставляем, проектируем, разрабатываем и курируем уникальные и высококачественные продукты, изготовленные из углеродного волокна и других современных композитных материалов. Свяжитесь с нами или посетите наш веб-сайт чтобы узнать больше.

Далее:

Производство углеродного волокна

Винтовка M-14 / M1A из углеродного волокна.

Цветное углеродное волокно - это обычно техалиум, но что такое техалиум?