Koliko su karbonska vlakna izdržljiva?

Hoće li karbonska vlakna zarđati?
Ugljična vlakna su hemijski stabilna, otporna na koroziju i neće rđati. Zato radi tako dobro u teškim okruženjima. Ali jaka oksidirajuća sredstva, poput vodikovog peroksida ili sumporne kiseline, mogu utjecati na to.

Isto tako, epoksid je inertan i neće rđati niti korodirati. Ali veoma je osetljiv na sunčevu svetlost. Stoga pokrijte svoje kompozite od karbonskih vlakana premazom otpornim na UV zračenje kako biste spriječili dugotrajna oštećenja od sunčeve svjetlosti.

Vrijedi napomenuti da kompoziti od karbonskih vlakana mogu uzrokovati galvansku koroziju kada su u kontaktu s određenim metalima. Iako kratkoročno neće rezultirati značajna površinska korozija, s vremenom se proizvodi korozije mogu nakupiti i uzrokovati oštećenja. Srećom, za to su potrebni specifični uslovi, a neki premazi mogu pružiti zaštitu.

Hoće li se karbonska vlakna slomiti?
Kratak odgovor je da. Svaki materijal može pokvariti, ali je malo komplikovanije od toga. Mnogi faktori kao što su proizvodni proces, dizajn i upotreba mogu uticati na trajnost.

Na primjer, praznine se mogu lakše formirati i lomiti ako proizvođač nanosi smolu neravnomjerno ili u nedovoljnim količinama. Vremenom se ove male pukotine mogu širiti dok ne puknu. Čak i mali udar može na kraju dovesti do neuspjeha.

Orijentacija vlakana i slojeva vlakana također ima značajan utjecaj na otpornost na zamor. Kao i vrsta sile koju primjenjujete. Kompresija, smicanje i napetost mogu uzrokovati različite vrste kvarova.

Na primjer, torzijska čvrstoća tkanih vlakana u polaganju od 0 stepena je niža od one u polaganju od 45 stepeni. Dakle, ako ga uvrnete, može se slomiti.

Hoće li se karbonska vlakna slomiti?|Koliko su karbonska vlakna izdržljiva?
Najbolje od svega, ako ostanete ispod praga opterećenja određenog dijela, neće se lako slomiti.

Također, imajte na umu da je znakove oštećenja koji ukazuju na predstojeći kvar teško otkriti. Za razliku od drugih materijala koji se savijaju ili savijaju, kada karbonska vlakna pokvare, mogu se ozbiljno pokvariti i razbiti.

Da li vremenski uslovi utiču na trajnost karbonskih vlakana?
Ugljična vlakna imaju nisku termičku ekspanziju. Stoga se njegov oblik, površina, volumen ili gustina ne mijenja značajno s promjenama temperature. To ne znači da na njega dugoročno ne utiču vremenske prilike. Studija je otkrila da kombinacije vremenskih uslova mogu imati različite efekte na karbonska vlakna u različitim sredinama.

ciklus smrzavanja-odmrzavanja
Fondacija za istraživanje građevinarstva utvrdila je da ciklusi zamrzavanja-odmrzavanja mogu predstavljati prijetnju trajnosti karbonskih vlakana. Osim toga, otkrili su da je veća vjerovatnoća da će uslovi smrzavanja i odmrzavanja degradirati beton ojačan karbonskim vlaknima u slanoj vodi.

Nije nužno karbonska vlakna koja gube integritet, već mikropukotine koje nastaju u matrici i odvajanju vlakana/matrice. Dio razloga za to je što strukturna ljepila nisu toliko napredna kao druga upotreba karbonskih vlakana.

Konačno, uprkos ovim efektima, druga studija je pokazala da je beton ojačan karbonskim vlaknima izdržljiviji od standardnog betona.

Starenje na vlažnoj toploti
Higrotermalno starenje može uticati na trajnost karbonskih vlakana u nekim aplikacijama, ali ne i u drugim.

Šta je starenje na vlažnoj toploti? Higrotermalno starenje se odnosi na kombinaciju toplote i vlage i njen uticaj na strukturu.

Produžena izloženost toplini i vlazi može imati mali utjecaj na savojnu čvrstoću karbonskih vlakana. Međutim, pod stalnim opterećenjem, vlačna čvrstoća se smanjuje za 7% do 12% u prisustvu slane vode.

Ciklus mokrog i suvog
Jedna studija je pokazala da ciklusi vlaženja i sušenja mogu imati značajne negativne efekte na vlačnu čvrstoću. Nakon 4000 mokrih i suhih ciklusa, vjerovatnoća kvara se značajno povećava.

Nasuprot tome, ima ograničen učinak na deformaciju karbonskih vlakana.

Izlaganje UV zračenju i kondenzacija
UV zračenje i kondenzacija djeluju na sinergistički način i uzrokuju eroziju epoksidne matrice, ali ne i karbonskih vlakana. Napad epoksida može u konačnici smanjiti vlačnu čvrstoću do 29% i dovesti do smanjene izdržljivosti.

Kao što je ranije spomenuto, površinski tretman otporan na UV zračenje pomoći će zaštiti kompozita od karbonskih vlakana.

Sve u svemu, vremenski uslovi utiču na karbonska vlakna. Ali učinak ovisi o tome kako ga koristite. Na primjer, vremenski uvjeti mogu imati značajniji utjecaj na zgradu od karbonskih vlakana od karbonskog okvira bicikla.

Mogu li karbonska vlakna izdržati toplinu?
Ugljična vlakna mogu izdržati toplinu. Ali karbonska vlakna se uglavnom koriste u matricama kao što su beton, plastika ili epoksidna smola, što može ograničiti njegovu otpornost na toplinu. Drugim riječima, matrica igra važniju ulogu u tome da li dio karbonskih vlakana može izdržati toplinu nego pojedina vlakna sama.

Na primjer, neke epoksidne smole mogu izdržati temperature do 100 stepeni (212 stepeni F), dok kompoziti na bazi ugljenika ojačani karbonskim vlaknima mogu izdržati temperature iznad 2000 stepeni (3632 stepena F).

Je li karbonska vlakna otporna na metke?
U teoriji, karbonska vlakna mogu zaustaviti metke, ali Kevlar® ili druga aramidna vlakna su fleksibilnija i otpornija na udarce. Osim toga, Kevlar® je isplativija opcija za balistički oklop.

Ugljična vlakna nude visok nivo zaštite na određenim objektima. Često ćete vidjeti kako ga trkači koriste za osiguranje jer širi efekte sila. Ali kada su u pitanju meci, potrebno vam je mnogo slojeva da ih zaustavite.

Pogledajte ovaj video da vidite kako kompoziti od karbonskih vlakana mogu izdržati metke.

Međutim, karbonske nanocijevi mogu izdržati metke. Nanocijevi se sastoje od atoma ugljika koji se kombinuju u šesterokutnom uzorku koji se ponavlja i formiraju šuplje cilindre. Ove nanocijevi mogu apsorbirati energiju iz balističkih projektila bolje od karbonskih vlakana, au nekim slučajevima čak i bolje od Kevlara®.

Najosnovniji oblik karbonskih vlakana je karbonski grafit, koji traje gotovo zauvijek. Materijal generalno nije fotorazgradiv ili biorazgradiv. Međutim, neki faktori utiču na njegovu trajnost, kao što je podloga. Osim toga, široka upotreba kompozitnih materijala i faktori okoline mogu utjecati na njihovu trajnost i potencijalnu primjenu. Uopšteno govoreći, naučnici očekuju da će dijelovi od karbonskih vlakana trajati više od 50 godina.

 

 

 

 

Nabavljamo, dizajniramo, razvijamo i biramo jedinstvene i visokokvalitetne proizvode napravljene od karbonskih vlakana i drugih naprednih kompozitnih materijala. Kontaktirajte nas ili posjetite našu web stranicu da saznate više.