— ความสามารถที่น่าทึ่งของโพลิเมอร์เสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์
คาร์บอนไฟเบอร์คอมโพสิตโพลิเมอร์เสริมแรง (CFRP) เป็นวัสดุที่มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงซึ่งใช้ในการผลิตผลิตภัณฑ์ต่างๆ มากมายที่ใช้ในชีวิตประจำวันของเราเป็นคำที่ใช้อธิบายการเสริมแรงด้วยไฟเบอร์วัสดุผสมที่ใช้คาร์บอนไฟเบอร์เป็นส่วนประกอบโครงสร้างหลักควรสังเกตว่า "P" ใน CFRP ยังสามารถหมายถึง "พลาสติก" แทน "โพลิเมอร์"
โดยทั่วไป คอมโพสิต CFRP ใช้เรซินเทอร์โมเซตติง เช่น อีพ็อกซี่โพลีเอสเตอร์หรือไวนิลเอสเทอร์.แม้ว่าเรซินเทอร์โมพลาสติกใช้ในคอมโพสิต CFRP "คอมโพสิตเทอร์โมพลาสติกเสริมแรงด้วยคาร์บอนไฟเบอร์" มักจะใช้ตัวย่อของตัวเองคือคอมโพสิต CFRTP
เมื่อทำงานกับวัสดุผสมหรือในอุตสาหกรรมวัสดุผสม สิ่งสำคัญคือต้องเข้าใจข้อกำหนดและคำย่อที่สำคัญกว่านั้นคือต้องเข้าใจคุณสมบัติของวัสดุผสม FRPและความสามารถในการเสริมแรงต่างๆ เช่น คาร์บอนไฟเบอร์
คุณสมบัติของคอมโพสิต CFRP
วัสดุคอมโพสิตที่เสริมด้วยคาร์บอนไฟเบอร์แตกต่างจากวัสดุคอมโพสิต FRP อื่น ๆ ที่ใช้วัสดุดั้งเดิม เช่น ไฟเบอร์กลาสหรือเส้นใยอะรามิด.คุณสมบัติของวัสดุผสม CFRP ที่เป็นประโยชน์ได้แก่:
น้ำหนักเบา:แบบดั้งเดิมคอมโพสิตเสริมไฟเบอร์กลาสโดยใช้ใยแก้วต่อเนื่องที่มีใยแก้ว 70% (น้ำหนักแก้ว/น้ำหนักรวม) โดยทั่วไปจะมีความหนาแน่น 0.065 ปอนด์ต่อลูกบาศก์นิ้ว
ในขณะเดียวกัน คอมโพสิต CFRP ที่มีน้ำหนักไฟเบอร์ 70% เท่ากัน โดยทั่วไปอาจมีความหนาแน่น 0.055 ปอนด์ต่อลูกบาศก์นิ้ว
ความแข็งแกร่งที่เพิ่มขึ้น:ไม่เพียงแต่วัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีน้ำหนักเบาเท่านั้น แต่วัสดุผสม CFRP ยังมีความแข็งแรงและแข็งกว่าต่อหน่วยน้ำหนักอีกด้วยนี่เป็นเรื่องจริงเมื่อเปรียบเทียบวัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์กับใยแก้ว แต่ยิ่งกว่านั้นเมื่อเทียบกับโลหะ
ตัวอย่างเช่น หลักการง่ายๆ เมื่อเปรียบเทียบเหล็กกล้ากับวัสดุผสม CFRP คือโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์ที่มีความแข็งแรงเท่ากัน มักจะมีน้ำหนักเป็น 1 ใน 5 ของน้ำหนักเหล็กคุณคงนึกออกว่าทำไมบริษัทยานยนต์กำลังตรวจสอบการใช้คาร์บอนไฟเบอร์แทนเหล็ก
เมื่อเปรียบเทียบวัสดุคอมโพสิต CFRP กับอะลูมิเนียม ซึ่งเป็นหนึ่งในโลหะที่เบาที่สุดที่ใช้ สมมติฐานมาตรฐานคือโครงสร้างอะลูมิเนียมที่มีความแข็งแรงเท่ากันจะมีน้ำหนัก 1.5 เท่าของโครงสร้างคาร์บอนไฟเบอร์
แน่นอนว่ามีตัวแปรมากมายที่สามารถเปลี่ยนแปลงการเปรียบเทียบนี้ได้เกรดและคุณภาพของวัสดุอาจแตกต่างกันได้ และด้วยวัสดุผสมกระบวนการผลิตสถาปัตยกรรมไฟเบอร์ และคุณภาพจำเป็นต้องคำนึงถึงด้วย
ข้อเสียของคอมโพสิต CFRP
ค่าใช้จ่าย:แม้ว่าจะเป็นวัสดุที่น่าทึ่ง แต่ก็มีเหตุผลที่ว่าทำไมคาร์บอนไฟเบอร์ถึงไม่ถูกนำไปใช้ในทุกๆ การใช้งานในขณะนี้ วัสดุผสม CFRP นั้นไม่สามารถลดต้นทุนได้ในหลายกรณีขึ้นอยู่กับสภาวะตลาดในปัจจุบัน (อุปสงค์และอุปทาน) ประเภทของคาร์บอนไฟเบอร์ (เกรดการบินและอวกาศเทียบกับเกรดเชิงพาณิชย์) และขนาดใยพ่วง ราคาของคาร์บอนไฟเบอร์อาจแตกต่างกันอย่างมาก
คาร์บอนไฟเบอร์ดิบในราคาต่อปอนด์อาจแพงกว่าไฟเบอร์กลาสถึง 5 เท่าถึง 25 เท่าความเหลื่อมล้ำนี้ยิ่งมากขึ้นเมื่อเปรียบเทียบเหล็กกับวัสดุผสม CFRP
การนำไฟฟ้า:สิ่งนี้สามารถเป็นได้ทั้งข้อได้เปรียบของวัสดุคอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์หรือข้อเสียขึ้นอยู่กับการใช้งานเส้นใยคาร์บอนเป็นตัวนำไฟฟ้าสูง ในขณะที่ใยแก้วเป็นฉนวนมากมายการใช้งานใช้ใยแก้วและไม่สามารถใช้คาร์บอนไฟเบอร์หรือโลหะโดยเด็ดขาดเนื่องจากการนำไฟฟ้า
ตัวอย่างเช่น ในอุตสาหกรรมสาธารณูปโภค ผลิตภัณฑ์จำนวนมากจำเป็นต้องใช้ใยแก้วเป็นเหตุผลหนึ่งที่บันไดใช้ใยแก้วเป็นราวบันไดหากบันไดไฟเบอร์กลาสสัมผัสกับสายไฟ โอกาสเกิดไฟฟ้าช็อตจะต่ำกว่ามากกรณีนี้จะไม่เกิดขึ้นกับบันได CFRP
แม้ว่าต้นทุนของวัสดุผสม CFRP ยังคงสูง แต่ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีใหม่ ๆ ในการผลิตยังคงดำเนินต่อไปเพื่อให้ผลิตภัณฑ์มีต้นทุนที่คุ้มค่ามากขึ้นหวังว่าในช่วงชีวิตของเรา เราจะสามารถเห็นการใช้คาร์บอนไฟเบอร์ที่คุ้มค่าคุ้มราคาในการใช้งานที่หลากหลายสำหรับผู้บริโภค อุตสาหกรรม และยานยนต์
เวลาโพสต์: 10-02-23