Înțelegerea compozitelor CFRP

Compozițiile polimerice armate din fibră de carbon (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 un material compozit consolidat cu fibre care folosește fibra de carbon ca componentă structurală primară. Trebuie remarcat faptul că „P” din CFRP poate fi de asemenea „plastic” în loc de „polimer”.

În general, compozitele CFRP folosesc rășini termoizolante precum epoxi, poliester sau ester vinilic. Deși rășinile termoplastice sunt utilizate în compozitele CFRP, „Compozițiile termoplastice armate cu fibră de carbon” merg adesea după propriile lor acronime, compozitele 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 capacitățile 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 aramidă. Proprietățile compozitelor CFRP care sunt avantajoase includ:

Greutate ușoară: Un compozit tradițional consolidat din fibră de sticlă care folosește fibră continuă de sticlă cu o fibră de 70% sticlă (greutatea sticlei / greutate 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, de obicei, o densitate de 0,55 lire pe inch cubic.

Forță sporită: Nu numai că compozitele din fibră de carbon sunt mai slabe, 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 de automobile cercetează utilizarea fibrei de carbon în loc de oțel.

Atunci când comparăm compozitele CFRP cu aluminiul, unul dintre cele mai ușoare metale utilizate, o ipoteză standard este că o structură de aluminiu cu o rezistență egală ar putea cântări de 1,5 ori mai mare decât cea a structurii fibrei de carbon.

Desigur, există multe variabile care ar putea schimba această comparație. Gradul și calitatea materialelor pot fi diferite și trebuie luate în considerare compozitele, procesul de fabricație, arhitectura fibrelor și calitatea..

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. Multe aplicații folosesc fibra de sticlă și 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.