- היכולות המדהימות של פולימרים מחוזקים בסיבי פחמן.
סיבי פחמןחומרים מרוכבים פולימרים מחוזקים (CFRP) הם חומרים קלים וחזקים המשמשים בייצור של מוצרים רבים המשמשים בחיי היומיום שלנו. זהו מונח המשמש לתיאור סיבים מחוזקחומר מרוכבשמשתמש בסיבי פחמן כמרכיב המבני העיקרי. יש לציין כי ה-"P" ב-CFRP יכול גם לייצג "פלסטיק" במקום "פולימר".
באופן כללי, חומרים מרוכבים של CFRP משתמשים בשרף תרמוסטי כמו אפוקסי,פוליאסטר, או ויניל אסטר. לַמרוֹתשרפים תרמופלסטייםמשמשים בחומרים מרוכבים של CFRP, "חומרים תרמופלסטיים מחוזקים בסיבי פחמן" קוראים לרוב בראשי התיבות שלהם, מרוכבים CFRTP.
כאשר עובדים עם חומרים מרוכבים או בתוך תעשיית החומרים המרוכבים, חשוב להבין את המונחים וראשי התיבות. חשוב מכך, יש צורך להבין אתמאפיינים של חומרים מרוכבים FRPויכולות החיזוקים השונים כמו סיבי פחמן.
מאפיינים של CFRP Composites
חומרים מרוכבים, מחוזקים בסיבי פחמן, שונים מחומרים מרוכבים אחרים של FRP המשתמשים בחומרים מסורתיים כמו פיברגלס אוסיבי ארמיד. המאפיינים של חומרים מרוכבים CFRP שהם יתרון כוללים:
משקל קל:מסורתיתמרוכב מחוזק פיברגלסשימוש בסיבי זכוכית רציפים עם סיב של 70% זכוכית (משקל זכוכית/משקל כולל), לרוב יהיה צפיפות של 0.065 פאונד לאינץ' מעוקב.
בינתיים, רכיב CFRP, עם אותו משקל של 70% סיבים, עשוי להיות בעל צפיפות של 0.055 פאונד לאינץ' מעוקב.
חוזק מוגבר:לא רק שחומרי סיבי פחמן מרוכבים קלים יותר, אלא שחומרי CFRP חזקים ונוקשים הרבה יותר ליחידת משקל. זה נכון כאשר משווים בין חומרים מרוכבים של סיבי פחמן לסיבי זכוכית, אך אפילו יותר בהשוואה למתכות.
לדוגמה, כלל אצבע הגון כאשר משווים פלדה לחומרי CFRP מרוכבים הוא שמבנה סיבי פחמן בעל חוזק שווה ישקול לעתים קרובות 1/5 מזה של פלדה. אתם יכולים לתאר לעצמכם מדוע חברות רכב חוקרות שימוש בסיבי פחמן במקום פלדה.
כאשר משווים חומרים מרוכבים של CFRP לאלומיניום, אחת המתכות הקלות ביותר בשימוש, ההנחה הסטנדרטית היא שמבנה אלומיניום בעל חוזק שווה ישקול כנראה פי 1.5 מזה של מבנה סיבי הפחמן.
כמובן, ישנם משתנים רבים שיכולים לשנות את ההשוואה הזו. הציון ואיכות החומרים יכולים להיות שונים, ועם חומרים מרוכבים, התהליך ייצוריש לקחת בחשבון , ארכיטקטורת סיבים ואיכות.
חסרונות של CFRP Composites
עֲלוּת:למרות חומר מדהים, יש סיבה מדוע לא משתמשים בסיבי פחמן בכל יישום. נכון לעכשיו, חומרים מרוכבים של CFRP הם עלות אוסרנית במקרים רבים. בהתאם לתנאי השוק הנוכחיים (היצע וביקוש), סוג סיבי הפחמן (תעופה וחלל לעומת כיתה מסחרית), וגודל גרירת הסיבים, המחיר של סיבי פחמן יכול להשתנות באופן דרמטי.
סיבי פחמן גולמיים על בסיס מחיר לפאונד יכולים להיות יקרים בין פי 5 לפי 25 מפיברגלס. הפער הזה גדול עוד יותר כאשר משווים פלדה לחומרי CFRP מרוכבים.
מוֹלִיכוּת:זה יכול להיות גם יתרון לחומרי סיבי פחמן, או חיסרון בהתאם ליישום. סיבי פחמן הם מוליכים במיוחד, בעוד שסיבי זכוכית הם מבודדים. רַבִּיםיישומים משתמשים בסיבי זכוכית, ואינו יכול להשתמש בסיבי פחמן או מתכת, אך ורק בגלל המוליכות.
לדוגמה, בתעשיית השירותים, מוצרים רבים נדרשים להשתמש בסיבי זכוכית. זו גם אחת הסיבות שבגללן סולמות משתמשים בסיבי זכוכית בתור מסילות הסולם. אם סולם פיברגלס היה בא במגע עם קו מתח, הסיכוי להתחשמלות נמוך בהרבה. זה לא יהיה המקרה עם סולם CFRP.
למרות שהעלות של חומרים מרוכבים CFRP עדיין נשארת גבוהה, התקדמות טכנולוגית חדשה בייצור ממשיכות לאפשר מוצרים חסכוניים יותר. יש לקוות שבמהלך חיינו נוכל לראות סיבי פחמן חסכוניים בשימוש במגוון רחב של יישומי צרכנים, תעשייה ומכוניות.
זמן פרסום: 10-02-23