Πόσο ανθεκτικό είναι το Carbon Fiber;

Θα σκουριάσουν οι ίνες άνθρακα;
Οι ίνες άνθρακα είναι χημικά σταθερές, ανθεκτικές στη διάβρωση και δεν σκουριάζουν. Γι' αυτό λειτουργεί τόσο καλά σε σκληρά περιβάλλοντα. Όμως ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες, όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου ή το θειικό οξύ, μπορεί να το επηρεάσουν.

Ομοίως, το εποξειδικό είναι αδρανές και δεν θα σκουριάσει ούτε θα διαβρωθεί. Είναι όμως πολύ ευαίσθητο στο ηλιακό φως. Επομένως, καλύψτε τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα με μια επίστρωση ανθεκτική στην υπεριώδη ακτινοβολία για να αποτρέψετε τη μακροχρόνια ζημιά από το ηλιακό φως.

Αξίζει να σημειωθεί ότι τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα μπορούν να προκαλέσουν γαλβανική διάβρωση όταν έρθουν σε επαφή με ορισμένα μέταλλα. Αν και δεν θα προκύψει σημαντική διάβρωση της επιφάνειας βραχυπρόθεσμα, με την πάροδο του χρόνου μπορεί να συσσωρευτούν προϊόντα διάβρωσης και να προκαλέσουν ζημιά. Ευτυχώς, αυτό απαιτεί συγκεκριμένες συνθήκες και ορισμένες επικαλύψεις μπορούν να παρέχουν προστασία.

Θα σπάσουν οι ανθρακονήματα;
Η σύντομη απάντηση είναι ναι. Οποιοδήποτε υλικό μπορεί να αποτύχει, αλλά είναι λίγο πιο περίπλοκο από αυτό. Πολλοί παράγοντες όπως η διαδικασία παραγωγής, ο σχεδιασμός και η χρήση μπορούν να επηρεάσουν την ανθεκτικότητα.

Για παράδειγμα, μπορεί να σχηματιστούν κενά και να σπάσουν πιο εύκολα εάν ο κατασκευαστής εφαρμόσει τη ρητίνη άνισα ή σε ανεπαρκείς ποσότητες. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι μικρές ρωγμές μπορούν να εξαπλωθούν μέχρι να σκάσουν. Ακόμη και μια μικρή επίδραση μπορεί τελικά να οδηγήσει σε αποτυχία.

Ο προσανατολισμός των ινών και των στρωμάτων ινών έχει επίσης σημαντικό αντίκτυπο στην αντοχή στην κόπωση. Το ίδιο ισχύει και για το είδος της δύναμης που εφαρμόζετε. Η συμπίεση, η διάτμηση και η τάση μπορούν να προκαλέσουν διαφορετικούς τύπους αστοχιών.

Για παράδειγμα, η αντοχή στρέψης των υφαντών ινών σε διάταξη 0 μοιρών είναι χαμηλότερη από αυτήν σε διάταξη 45 μοιρών. Έτσι, αν το στρίψετε, μπορεί να σπάσει.

Θα σπάσουν οι ανθρακονήματα;|Πόσο ανθεκτικό είναι το ανθρακονήματα;
Το καλύτερο από όλα, εάν παραμείνετε κάτω από το όριο φόρτισης ενός συγκεκριμένου εξαρτήματος, δεν θα σπάσει εύκολα.

Επίσης, θα πρέπει να γνωρίζετε ότι τα σημάδια ζημιάς που υποδηλώνουν επικείμενη αστοχία είναι δύσκολο να εντοπιστούν. Σε αντίθεση με άλλα υλικά που λυγίζουν ή λυγίζουν, όταν οι ίνες άνθρακα αποτυγχάνουν, μπορεί να χαλάσουν σοβαρά και να θρυμματιστούν.

Επηρεάζουν οι καιρικές συνθήκες την ανθεκτικότητα των ανθρακονημάτων;
Οι ίνες άνθρακα έχουν χαμηλή θερμική διαστολή. Επομένως, το σχήμα, το εμβαδόν, ο όγκος ή η πυκνότητά του δεν αλλάζουν σημαντικά με τις αλλαγές της θερμοκρασίας. Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι ανεπηρέαστο από τις καιρικές συνθήκες μακροπρόθεσμα. Η μελέτη διαπίστωσε ότι οι συνδυασμοί καιρικών συνθηκών μπορούν να έχουν διαφορετικές επιπτώσεις στις ανθρακονήματα σε διαφορετικά περιβάλλοντα.

κύκλος κατάψυξης-απόψυξης
Το Ίδρυμα Έρευνας Πολιτικών Μηχανικών διαπίστωσε ότι οι κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης θα μπορούσαν να αποτελέσουν απειλή για την ανθεκτικότητα των ινών άνθρακα. Επιπλέον, διαπίστωσαν ότι οι συνθήκες κατάψυξης-απόψυξης είναι πιο πιθανό να υποβαθμίσουν το σκυρόδεμα ενισχυμένο με ίνες άνθρακα στο αλμυρό νερό.

Δεν είναι απαραίτητα η ίνα άνθρακα που χάνει την ακεραιότητα, αλλά οι μικρορωγμές που σχηματίζονται στη μήτρα και η αποκόλληση ίνας/μήτρας. Μέρος του λόγου γι' αυτό είναι ότι οι δομικές κόλλες δεν είναι τόσο προηγμένες όσο άλλες χρήσεις ανθρακονημάτων.

Τέλος, παρά αυτές τις επιπτώσεις, μια άλλη μελέτη διαπίστωσε ότι το οπλισμένο σκυρόδεμα με ανθρακονήματα είναι πιο ανθεκτικό από το τυπικό σκυρόδεμα.

Γήρανση με υγρή θερμότητα
Η υγροθερμική γήρανση μπορεί να έχει αντίκτυπο στην ανθεκτικότητα των ανθρακονημάτων σε ορισμένες εφαρμογές, αλλά όχι σε άλλες.

Τι είναι η γήρανση με υγρή θερμότητα; Η υγροθερμική γήρανση αναφέρεται στον συνδυασμό θερμότητας και υγρασίας και την επίδρασή του στη δομή.

Η παρατεταμένη έκθεση σε θερμότητα και υγρασία μπορεί να έχει μικρή επίδραση στην αντοχή στην κάμψη των ινών άνθρακα. Ωστόσο, υπό παρατεταμένη φόρτιση, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται κατά 7% έως 12% παρουσία αλμυρού νερού.

Κύκλος υγρού και ξηρού
Μια μελέτη έδειξε ότι οι κύκλοι διαβροχής και στεγνώματος μπορεί να έχουν σημαντικές δυσμενείς επιπτώσεις στην αντοχή σε εφελκυσμό. Μετά από 4000 κύκλους υγρού και στεγνού, η πιθανότητα αστοχίας αυξάνεται σημαντικά.

Αντίθετα, έχει περιορισμένη επίδραση στην παραμόρφωση των ινών άνθρακα.

Έκθεση UV και συμπύκνωση
Η υπεριώδης ακτινοβολία και η συμπύκνωση δρουν με συνεργιστικό τρόπο για να προκαλέσουν διάβρωση της εποξειδικής μήτρας αλλά όχι της ίνας άνθρακα. Η εποξειδική επίθεση μπορεί τελικά να μειώσει την αντοχή σε εφελκυσμό έως και 29% και να οδηγήσει σε μειωμένη αντοχή.

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, μια επιφανειακή επεξεργασία με αντοχή στην υπεριώδη ακτινοβολία θα βοηθήσει στην προστασία του σύνθετου υλικού από ανθρακονήματα.

Συνολικά, οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν τις ίνες άνθρακα. Αλλά το αποτέλεσμα εξαρτάται από τον τρόπο που το χρησιμοποιείτε. Για παράδειγμα, οι καιρικές συνθήκες μπορεί να έχουν πιο σημαντικό αντίκτυπο σε ένα κτίριο από ανθρακονήματα από ένα πλαίσιο ποδηλάτου άνθρακα.

Μπορούν οι ίνες άνθρακα να αντισταθούν στη θερμότητα;
Οι ίνες άνθρακα μπορούν να αντέξουν τη θερμότητα. Αλλά οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται κυρίως σε μήτρες όπως σκυρόδεμα, πλαστικό ή εποξειδική ρητίνη, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την αντίσταση στη θερμότητα. Με άλλα λόγια, η μήτρα παίζει πιο σημαντικό ρόλο στο αν ένα τμήμα από ανθρακονήματα μπορεί να αντέξει τη θερμότητα από τις μεμονωμένες ίνες από μόνες τους.

Για παράδειγμα, ορισμένες εποξειδικές ρητίνες μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες έως και 100 βαθμούς (212 βαθμοί F), ενώ τα σύνθετα με βάση άνθρακα ενισχυμένα με ίνες άνθρακα μπορούν να αντέξουν θερμοκρασίες πάνω από 2000 βαθμούς (3632 βαθμοί F).

Είναι αλεξίσφαιρο το ανθρακονήματα;
Θεωρητικά, οι ίνες άνθρακα μπορούν να σταματήσουν τις σφαίρες, αλλά το Kevlar® ή άλλες ίνες αραμιδίου είναι πιο εύκαμπτες και ανθεκτικές στις κρούσεις. Επιπλέον, το Kevlar® είναι μια πιο οικονομική επιλογή για βαλλιστική θωράκιση.

Οι ίνες άνθρακα προσφέρουν υψηλό επίπεδο προστασίας σε ορισμένα αντικείμενα. Θα δείτε συχνά δρομείς να το χρησιμοποιούν για αναστολή καθώς εξαπλώνει τα αποτελέσματα των δυνάμεων. Αλλά όταν πρόκειται για σφαίρες, χρειάζεστε πολλά στρώματα για να το σταματήσετε.

Παρακολουθήστε αυτό το βίντεο για να δείτε πώς τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα μπορούν να αντέξουν τις σφαίρες.

Ωστόσο, οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να αντέξουν τις σφαίρες. Οι νανοσωλήνες αποτελούνται από άτομα άνθρακα που συνδυάζονται σε ένα επαναλαμβανόμενο εξαγωνικό σχέδιο για να σχηματίσουν κοίλους κυλίνδρους. Αυτοί οι νανοσωλήνες μπορούν να απορροφήσουν ενέργεια από βαλλιστικούς πυραύλους καλύτερα από ίνες άνθρακα και σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη καλύτερα από το Kevlar®.

Η πιο βασική μορφή ανθρακονήματος είναι ο γραφίτης άνθρακα, ο οποίος διαρκεί σχεδόν για πάντα. Το υλικό γενικά δεν είναι φωτοδιασπώμενο ή βιοαποικοδομήσιμο. Ωστόσο, ορισμένοι παράγοντες επηρεάζουν την αντοχή του, όπως το υπόστρωμά του. Επιπλέον, η εκτεταμένη χρήση σύνθετων υλικών και περιβαλλοντικοί παράγοντες μπορεί να επηρεάσει την αντοχή και τις πιθανές εφαρμογές τους. Σε γενικές γραμμές, οι επιστήμονες αναμένουν ότι τα εξαρτήματα από ανθρακονήματα θα διαρκέσουν περισσότερα από 50 χρόνια.

 

 

 

 

Προμηθεύουμε, σχεδιάζουμε, αναπτύσσουμε και επιμελούμε μοναδικά και υψηλής ποιότητας προϊόντα κατασκευασμένα από ανθρακονήματα και άλλα προηγμένα σύνθετα υλικά. Επικοινωνήστε μαζί μας ή επισκεφτείτε την ιστοσελίδα μας για να μάθετε περισσότερα.