Karbon Fiber bir plastik növüdürmü?

Karbon Fiber nədir?

Karbon lifi , əsasən karbon atomlarından ibarət çox nazik filamentlərdən hazırlanmış qabaqcıl mühəndislik materialıdır. Hər bir filament adətən 5-10 mikron diametrdədir və bu, insan saçından daha nazikdir. Minlərlə bu filamentlər karbon lifindən bir yedək yaratmaq üçün bir yerə yığılır, sonra parçalara toxuna və ya kompozit istehsalda istifadə edilə bilər.

Əksər kommersiya karbon lifləri poliakrilonitril (PAN) adlı bir prekursordan istehsal olunur. İstehsal prosesi prekursor lifləri güclü karbon filamentlərinə çevirən bir neçə mürəkkəb mərhələləri əhatə edir.

Tipik prosesə aşağıdakılar daxildir:

Bu addımlardan sonra liflər diqqətəlayiq mexaniki xüsusiyyətlərə nail olurlar.

Əmlak	Tipik Dəyər
Sıxlıq	~1,7–1,9 q/sm³
Dartma Gücü	7 GPa-a qədər
Elastik modul	600 GPa-a qədər
Güc-Çəki nisbəti	Son dərəcə yüksək

Bu xüsusiyyətlərə görə, karbon lifi yüksək möhkəmlik və aşağı çəki kritik olduğu qabaqcıl kompozit strukturlarda möhkəmləndirici material kimi geniş istifadə olunur.

Kompozit materiallarda 'Plastik' nə deməkdir?

Gündəlik istifadədə plastik adətən polietilen, polipropilen və ya ABS kimi ümumi materiallara aiddir. Bu materiallar qablaşdırmada, istehlak mallarında və qəliblənmiş məhsullarda geniş istifadə olunur.

Kompozit istehsalda 'plastik' sözü adətən kompozitdə matris materialı kimi çıxış edən polimer qatranlarına aiddir.

Ümumi qatranlara aşağıdakılar daxildir: karbon lifi ilə istifadə olunan

Epoksi qatranı – aerokosmik və yüksək performanslı strukturlarda geniş istifadə olunur

Polyester qatranı - dəniz və ümumi kompozit tətbiqlərdə geniş istifadə olunur

Vinil ester qatranı – yaxşı korroziyaya davamlılığı ilə tanınır

Termoplastik qatranlar - qabaqcıl istehsal proseslərində istifadə olunur

Bu qatranlar bir neçə mühüm rol oynayır:

Liflərin bərk bir quruluşa bağlanması

Fərdi liflər arasında yüklərin ötürülməsi

Lifləri nəmdən, kimyəvi maddələrdən və ətraf mühitin zərərindən qoruyur

Komponentin son formasını təmin etmək

Qatran olmadan, karbon lifli parçalar və ya paketlər sərt struktur hissələri meydana gətirə bilməzdi.

Karbon lifi və plastik kompozitlərdə necə birlikdə işləyir

Karbon lifi və qatran kompozit materialda fərqli, lakin tamamlayıcı funksiyaları yerinə yetirir.

Karbon liflərinin özləri uzunluqları boyunca son dərəcə güclüdür, lakin dəstək olmadan bir forma saxlaya bilməzlər. Qatran matrisi lifləri əhatə edir və onları yerində bağlayır, materialın vahid struktur komponenti kimi fəaliyyət göstərməsinə imkan verir.

Onlar birləşdirildikdə, ən çox istifadə edilən yüksək performanslı kompozit materiallardan biri olan Karbon Fiberlə Gücləndirilmiş Polimer əmələ gətirir.

Bu strukturda:

Karbon Fiber və Plastik: Əsas Fərqlər

Karbon lifli kompozitlərin tərkibində polimer qatranı olmasına baxmayaraq, karbon lifinin özü adi plastik materiallardan əsaslı şəkildə fərqlənir.

Xüsusiyyət	Karbon Fiber	plastik
Material növü	Möhkəmləndirici lif	Polimer material
Güc	Son dərəcə yüksək	Orta
Sərtlik	Çox yüksək	Adətən aşağıdır
Çəki	Çox yüngül	İşıq
İstilik müqaviməti	Yüksək	Tez-tez aşağı
Struktur qabiliyyəti	Əla	Məhduddur

Bu fərqlərə görə, karbon lifli kompozitlər adi plastiklərin kifayət qədər struktur performansını təmin edə bilmədiyi tətbiqlərdə istifadə olunur.

Niyə Karbon Fiber Tez-tez Plastiklə Yanılır?

Çoxları güman edir karbon lifi, karbon lifli məhsulların necə göründüyünə və necə istehsal edildiyinə görə plastikdir.

Səbəblərdən biri səthin görünüşüdür. Karbon lif komponentləri tez-tez qəliblənmiş plastikə bənzəyən hamar, parlaq səthə malikdir. Bu, xüsusilə istehlak məhsullarında yaygındır.

Başqa bir səbəb qatran tərkibidir. Polimer qatranları kompozit istehsal zamanı istifadə edildiyi üçün insanlar bəzən bütün materialın plastik olduğunu düşünürlər.

Karbon lifli kompozitlərin plastiklərlə müqayisədə üstünlükləri

Karbon lifli kompozitlər ənənəvi plastik materiallardan bir sıra üstünlüklərə malikdir.

Daha yüksək güc-çəki nisbəti

Karbon lifli kompozitlər aerokosmik və avtomobil mühəndisliyi kimi sənayelərdə mühüm əhəmiyyət kəsb edən aşağı çəki saxlayarkən əhəmiyyətli dərəcədə yüksək güc təmin edə bilər.

Daha yaxşı sərtlik

Karbon lifli materiallar əksər plastiklərdən daha sərtdir və mühəndislərə həddindən artıq deformasiya olmadan yüngül konstruksiyalar hazırlamağa imkan verir.

Təkmilləşdirilmiş yorğunluq müqaviməti

Karbon lifli kompozitlər bir çox plastikdən daha yaxşı təkrarlanan gərginlik dövrlərinə tab gətirə bilir, bu da onları struktur tətbiqləri üçün uyğun edir.

Əla korroziya müqaviməti

Metallardan fərqli olaraq, karbon lifli kompozitlər paslanmır və dəniz və ya kimyəvi cəhətdən aqressiv mühitlərdə yaxşı işləyir.

Bu üstünlüklərə görə, karbon lifli kompozitlər yüksək performanslı mühəndislik tətbiqlərində ənənəvi materialları getdikcə daha çox əvəz edir.

Karbon Fiber Kompozitlərinin Ümumi Tətbiqləri

Möhtəşəm güc-çəki nisbəti sayəsində karbon lifli kompozitlər bir çox qabaqcıl sənayelərdə geniş istifadə olunur.

Tipik tətbiqlərə aşağıdakılar daxildir:

Aerokosmik

təyyarənin struktur komponentləri

peyk strukturları

yüksək performanslı daxili hissələr

Avtomobil

yüngül bədən panelləri

performans şassi komponentləri

struktur möhkəmləndirmələr

Dəniz

qayıq gövdələri

dirəklər və struktur laminatlar

korroziyaya davamlı komponentlər

İHA və dronlar

yüngül çərçivələr

struktur qolları

yüksək sərtlik panelləri

Bu sənayelər yüngül çəki, yüksək möhkəmlik və uzunmüddətli dayanıqlığı birləşdirən materiallar tələb edir, bu da karbon lifli kompozitləri ideal həll yolu edir.

Nəticə

Karbon lifi bir plastik növü deyil. Əsasən kristal quruluşda düzülmüş karbon atomlarından hazırlanmış yüksək möhkəmlikli möhkəmləndirici lifdir.

Bununla belə, əksər karbon lif məhsulları bu lifləri polimer qatranları ilə birləşdirərək müstəsna mexaniki performans təklif edən kompozit material olan Karbon Fiberlə Gücləndirilmiş Polimer yaradır.

Karbon liflərinin gücünü polimer qatranlarının universallığı ilə birləşdirərək istehsalçılar aerokosmik və avtomobildən tutmuş dəniz mühəndisliyi və İHA istehsalına qədər müxtəlif sahələrdə istifadə olunan yüngül, davamlı komponentlər yarada bilərlər.