12 μοναδικά οφέλη από ίνες άνθρακα

Από γυαλιά ηλίου μέχρι πορτοφόλια, υπάρχουν δεκάδες διαφορετικά αξεσουάρ που κουβαλάμε καθημερινά. Αυτά μπορούν να κατασκευαστούν από μια ποικιλία προϊόντων, αλλά οι ίνες άνθρακα κάνουν το όνομά τους ως μια ανθεκτική και εντυπωσιακή επιλογή.

Τι είναι το Carbon Fiber;

Οι ίνες άνθρακα εμπίπτουν σε μια κατηγορία υλικών γνωστών ως "πλαστικά ενισχυμένα με ίνες", η οποία περιλαμβάνει επίσης υλικά όπως το fiberglass, που χρησιμοποιείται ευρέως για σκάφη και αυτοκίνητα, και το Kevlar, γνωστότερο για τη δημιουργία αλεξίσφαιρων γιλέκων. Ο συνδυασμός του εξαιρετικά ισχυρού ανθρακονήματος με προηγμένα πλαστικά επιτρέπει τη δημιουργία ενός υλικού με ιδιότητες που φαίνονται σχεδόν αδύνατες: είναι ελαφρύτερο από το αλουμίνιο, αλλά ισχυρότερο από το ατσάλι, δεν αλλάζει μέγεθος καθώς θερμαίνεται ή ψύχεται, είναι απίστευτα άκαμπτο και άκαμπτο και αυτό είναι μόνο μια αρχή. Οι χρήσεις των ανθρακονημάτων συναντώνται σε ένα ευρύ φάσμα βιομηχανιών, με νέες εφαρμογές να ανακαλύπτονται καθημερινά. Κάνει τα αεροπλάνα πιο αποτελεσματικά, τα αυτοκίνητα πιο γρήγορα, τα drones ελαφρύτερα και βρίσκεται ακόμη και σε πολλά είδη πολυτελείας όπως πορτοφόλια, γυαλιά ηλίου και ζώνες. Το δικό του CF-Lex της CF^TMΟ μεντεσές έχει κάνει ακόμη και δυνατό το ανθρακονήματα να είναι εύκαμπτο και ισχυρό! Ετοιμαστείτε να εξερευνήσετε τα πολλά οφέλη και τις χρήσεις του παράξενου και μοναδικού υλικού που ονομάζεται ανθρακονήματα.

12 μοναδικά πλεονεκτήματα των προϊόντων από ανθρακονήματα

Ο μόνος τρόπος για να αποφασίσετε εάν οι ίνες άνθρακα είναι κατάλληλες για εσάς είναι να μάθετε πώς λειτουργεί. Παρακάτω θα βρείτε δώδεκα οφέλη από ανθρακονήματα που το ξεχωρίζουν από άλλα υλικά!

 

Υψηλή εφελκυστική αντοχή και ακαμψία

Η ισχύς των ινών άνθρακα προέρχεται από τις ενισχυτικές ίνες: χιλιάδες μικροσκοπικές ίνες συνδεδεμένου άνθρακα που από μόνες τους είναι ισχυρές σε τάση, αλλά δεν έχουν ακαμψία και αντοχή στη συμπίεση. Αναρτώντας τα μέσα σε εποξειδική ρητίνη (ένα ισχυρό και ελαφρύ πλαστικό) γίνονται άκαμπτα κατά τον άξονά τους και ισχυρά τόσο σε τάση όσο και σε συμπίεση. Αυτό δημιουργεί «μη ισοτροπική» αντοχή, που σημαίνει ότι η αντοχή του υλικού ποικίλλει ανάλογα με την κατεύθυνση και τον προσανατολισμό των ινών. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με ένα "ισότροπο" υλικό όπως ο χάλυβας που έχει τις ίδιες ιδιότητες ανεξάρτητα από την ευθυγράμμιση. Όταν είναι σωστά ευθυγραμμισμένο, ένα τμήμα από ανθρακονήματα μπορεί να έχει αντοχή συγκρίσιμη με τον καλύτερο χάλυβα σε μικρό κλάσμα του βάρους. Αυτό κάνει τις ίνες άνθρακα μια εξαιρετική αντικατάσταση για μέταλλα όπως το αλουμίνιο και ο χάλυβας, επειδή η αντοχή τους μπορεί να προσαρμοστεί ακριβώς στο σενάριο φορτίου τους.

 

Πυγμάχος ελαφρού βάρους

Μιλώντας για βάρος, οι ίνες άνθρακα είναι ελαφριές! Ένα πλαστικό ενισχυμένο με ανθρακονήματα δεν είναι πολύ βαρύτερο από ένα μη ενισχυμένο πλαστικό. Σε σύγκριση με τον χάλυβα, η συνολική μείωση βάρους είναι περίπου ενενήντα τοις εκατό. Μια κουκούλα αυτοκινήτου από χάλυβα 70 λιβρών μπορεί να ξαναδημιουργηθεί για να ζυγίζει μόλις 7 κιλά! Είναι ελαφρύτερο από το αλουμίνιο, ακόμη και από το τιτάνιο. Το σπορ αυτοκίνητο Polestar One που πρόκειται να κυκλοφορήσει σύντομα, που αναπτύχθηκε από τη Volvo, για παράδειγμα, εξοικονομεί πάνω από 500 λίβρες με στρατηγική χρήση ανθρακονημάτων, ενώ ταυτόχρονα βελτιώνει την ακαμψία σε βασικούς τομείς. Τα γυαλιά ηλίου από ανθρακονήματα της CF είναι τόσο ελαφριά που ζυγίζουν μόνο 20 γραμμάρια. αυτό ισοδυναμεί με μόλις έξι πένες!

 

Κατάλληλο για Ποικιλία Χρήσεων

Εκτός από την εκτεταμένη χρήση του στον κόσμο της αυτοκινητοβιομηχανίας υψηλής τεχνολογίας, οι ίνες άνθρακα εφαρμόζονται σχεδόν σε κάθε τομέα που μπορείτε να φανταστείτε. Οι πεζοπόροι λατρεύουν τις ελαφριές ιδιότητές του σε σακίδια και σκηνές και τα drones, τα αεροπλάνα και τα ελικόπτερα μπορούν να βελτιώσουν σημαντικά την αναλογία ισχύος προς βάρος. Μην εκπλαγείτε αν εμφανιστούν ανθρακονήματα σε ένα πολυτελές RV, στο δωμάτιο έκτακτης ανάγκης, σε ένα μουσικό όργανο ή στο επόμενο ποδήλατό σας. Στην πραγματικότητα, η CF έχει δημιουργήσει προϊόντα για κάθε μία από αυτές τις εφαρμογές! Προσπαθήσατε ποτέ να σηκώσετε έναν καναπέ και ευχηθήκατε να ζύγιζε λίγο λιγότερο; Δεν είστε ο μόνος, και τα έπιπλα από ανθρακονήματα αρχίζουν να σώζουν τις υπερτονισμένες ράχες, μία κάθε φορά. Παρά το γεγονός ότι οι ίνες άνθρακα είναι γνωστό ότι προκαλούν λίγο φαγούρα, υπάρχει ακόμη και μια εταιρεία που κατασκευάζει μπλουζάκια από ανθρακονήματα τώρα!

 

Δεν σκουριάζει

Τα περισσότερα υλικά αντιδρούν άσχημα στον αέρα και το νερό, διαβρώνονται, οξειδώνονται ή απλώς διασπώνται εκτός εάν προστατεύονται. Όχι ανθρακονήματα. Τόσο ο άνθρακας όσο και η εποξειδική ρητίνη είναι εξαιρετικά σταθερά και δεν αντιδρούν, ακόμα και όταν βυθίζονται στο νερό! Ιδανικό ως αντικατάσταση του χάλυβα σε συνθήκες υπερβολικής υγρασίας ή ακόμα και βύθισης. Δεν χρειάζονται ακριβές αντιδιαβρωτικές επεξεργασίες ή συνεχές επαναβάψιμο.

 

Διαφανές στις ακτίνες Χ

Παρά το γεγονός ότι είναι ισχυρότερες από τον χάλυβα, οι ίνες άνθρακα είναι εντελώς διαφανείς στις ακτίνες Χ. Οι ιατρικές εφαρμογές για αυτό είναι απεριόριστες, καθώς κανένα άλλο υλικό δεν συνδυάζει την αντοχή του μετάλλου με τη διαφάνεια των ακτίνων Χ του πλαστικού. Φανταστείτε εάν αντί να πρέπει να οδηγήσουν έναν ασθενή σε ένα εντελώς νέο δωμάτιο για ακτινογραφία, θα μπορούσαν απλώς να απεικονιστούν ζωντανά μέσω ενός χειρουργικού τραπεζιού! Οι ίνες άνθρακα ξεκλειδώνουν αυτήν και άλλες εφαρμογές, δημιουργώντας νέες και συναρπαστικές δυνατότητες για γιατρούς και χειρουργούς.

 

Δεν λυγίζει ή αλλάζει σχήμα σε ζεστό καιρό

Με τη χρήση εποξειδικής ρητίνης υψηλής θερμοκρασίας, οι ίνες άνθρακα μπορούν να κατασκευαστούν για να αντέχουν την υπερβολική ζέστη και το κρύο χωρίς ουσιαστικά στρέβλωση ή αλλαγή στο μέγεθος. Αυτό οφείλεται στην ιδιότητα της χαμηλής θερμικής διαστολής των ινών άνθρακα. Οι μουσικοί ονειρευόντουσαν εδώ και καιρό μια κιθάρα, άρπα ή βιολί που δεν σβήνουν ποτέ. Οι ίνες άνθρακα ζωντανεύουν αυτό το όνειρο, κατασκευάζοντας μουσικά όργανα που δεν διαστέλλονται ή συστέλλονται όταν εκτίθενται στη ζέστη, το κρύο και την υγρασία. Τώρα τα όργανα μπορούν να επιβιώσουν από την έκθεση στα στοιχεία, τον σκληρό χειρισμό, τα ταξίδια και πολλά άλλα, όλα αυτά ενώ ζυγίζουν λιγότερο και προσφέρουν δεκαετίες υπηρεσίας. Μπορεί ακόμα να είναι συνετό να επικαλύπτετε τις ίνες άνθρακα με μια διαφανή επίστρωση για να την προστατεύσετε από τη μία αδυναμία της: την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία. Ωστόσο, με μια κατάλληλη επίστρωση, ένα τμήμα από ανθρακονήματα μπορεί να επιβιώσει για χρόνια έκθεσης στον ήλιο.

 

Ανθεκτικό στα Χημικά

Η ίνα άνθρακα (στην άκαμπτη μορφή της) χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με μια πολυμερή μήτρα. Συνήθως οι ίνες άνθρακα συνδυάζονται με ένα σύστημα εποξειδικής ρητίνης. Το εποξειδικό σχηματίζεται από μια χημική αντίδραση δύο μερών μιας ρητίνης και ενός σκληρυντικού. Μόλις σκληρυνθεί, το εποξειδικό είναι ένα θερμοσκληρυνόμενο που δεν λιώνει ούτε επιστρέφει στα προηγούμενα συστατικά του. Αυτό δημιουργεί ένα πλαστικό υψηλής χημικής αντοχής που δεν θα διαβρωθεί, δεν θα διαλυθεί ή θα λιώσει με την πάροδο του χρόνου. Αυτό το εποξειδικό είναι που κάνει τις ίνες άνθρακα τόσο χημικά ανθεκτικές στις περισσότερες αλκοόλες, οξέα και άλλες χημικές ενώσεις.

 

Καλός αγωγός θερμότητας

Σε ατομικό επίπεδο, οι ίνες άνθρακα αποτελούνται από το ίδιο υλικό που σχηματίζει άνθρακα-άνθρακα. Λόγω μιας ιδιότητας γνωστής ως θερμικής αγωγιμότητας, η θερμότητα μεταδίδεται εύκολα κατά μήκος των ινών. Οι ίνες άνθρακα έχουν θερμική αγωγιμότητα περίπου 500 W/mK (watt ανά μέτρο Kelvin), σε σύγκριση με περίπου 200

W/mK για αλουμίνιο ή 400 W/mK για χαλκό. Ωστόσο, η θερμότητα δεν μεταφέρεται κάθετα στις ίνες, γεγονός που επιτρέπει τον έλεγχο της ροής της θερμότητας μέσω του τμήματος, διευθετώντας την κατεύθυνση των ινών ώστε να δημιουργηθούν οι επιθυμητές θερμικές ιδιότητες.

 

Ευελιξία και Ελατότητα

Πριν από τη διαδικασία τοποθέτησης, οι ίνες άνθρακα μπορούν να προσαρμοστούν σε σχεδόν οποιοδήποτε σχήμα, αν και απαιτείται σημαντική εμπειρία και τεχνική τεχνογνωσία για την προσαρμογή της διαδικασίας και του υλικού σε διάφορες γεωμετρίες. Δεν είναι εκεί που τελειώνει όμως. Τα σύνθετα υλικά μπορούν να γίνουν είτε εύκαμπτα είτε άκαμπτα, αλλά όχι και τα δύο.

Οπτική Εμφάνιση και Αισθητική

Αν υπάρχει ένα χαρακτηριστικό που σχεδόν όλοι γνωρίζουν για τις ίνες άνθρακα, αυτό είναι η άμεσα αναγνωρίσιμη εμφάνιση. Από το επιθετικό μοτίβο των δοντιών του καρχαρία, το βάθος και τον τρόπο που πιάνει το φως, δεν πρέπει να χάσετε ανθρακονήματα! Οι ίνες που παρέχουν αυτή την εκπληκτική εμφάνιση είναι κάτι περισσότερο από διακοσμητικές - είναι επίσης η δομή και η αντοχή του εξαρτήματος, όπως ο εξωσκελετός ενός εντόμου. Είτε πρόκειται για ένα σούπερ αυτοκίνητο κατασκευασμένο σχεδόν εξ ολοκλήρου από άνθρακα, για απλή έμφαση σε ένα έπιπλο, είτε για ένα πορτοφόλι ή μαχαίρι που μεταφέρετε καθημερινά, το ανθρακονήματα είναι όμορφο, εντυπωσιακό και τολμηρό. Το ανθρακονήματα μπορεί τώρα να υφανθεί σε άλλα σχέδια ή με άλλα υλικά για να προσθέσει κάποιο χρώμα (συνήθως Kevlar, fiberglass ή Mylar). Οι ανθρακονήματα από μόνες τους δεν μπορούν να έχουν άλλο χρώμα εκτός από το μαύρο.

 

Μπορεί να συνδυαστεί με άλλα υλικά

Η διαδικασία lay-up περιλαμβάνει το σάντουιτς πολλών στρωμάτων ανθρακονημάτων μαζί και συχνά ένας κατασκευαστής επιλέγει να εισάγει διαφορετικό υλικό στο lay-up για να δημιουργήσει διαφορετικές ιδιότητες. Τα αγωνιστικά αυτοκίνητα, για παράδειγμα, συχνά προσθέτουν ένα εξωτερικό στρώμα Kevlar, για να προστατεύουν τον άνθρακα, εάν το εξάρτημα αντιμετωπίσει τριβή από το πεζοδρόμιο ή το πλευρικό τοίχωμα. Ο αφρός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση του πάχους με ελάχιστη αύξηση του βάρους. Το ξύλο είναι πολύ φθηνότερο από τον άνθρακα και προσθέτει ευελιξία και ελαστικότητα. Ακόμη και το μέταλλο μπορεί να πλαστικοποιηθεί σε άνθρακα, δημιουργώντας ένα πραγματικά αξιόλογο σύνθετο υλικό. Οι δυνατότητες είναι σχεδόν ατελείωτες. Αυτή είναι η μαγεία των σύνθετων υλικών και οι τεχνικοί και οι επιστήμονες εφευρίσκουν συνεχώς νέους και καινοτόμους συνδυασμούς του υλικού.

 

Σύναψη

Τα οφέλη των ανθρακονημάτων είναι δύσκολο να μετρηθούν, αλλά καταβάλαμε κάθε δυνατή προσπάθεια για να σας δείξουμε δώδεκα μοναδικούς λόγους για να επιλέξετε ανθρακονήματα. Παρόλο που υπάρχει εδώ και μισό αιώνα, υπάρχουν ακόμα πολλά να ανακαλύψετε. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα από το ιστολόγιο DIY μας για να δείτε τις ανθρακονήματα σε δράση και να μάθετε περισσότερα για την παράξενη δράση στα παρασκήνια που δημιουργεί αυτά τα αξιοσημείωτα εξαρτήματα ή ρίξτε μια ματιά στο ηλεκτρονικό μας κατάστημα και δοκιμάστε μόνοι σας τις ανθρακονήματα. Ένα πράγμα είναι βέβαιο - από τη στιγμή που πας άνθρακα δεν υπάρχει επιστροφή.