Vai oglekļa šķiedra var sarūsēt?
Oglekļa šķiedra ir ķīmiski stabila, izturīga pret koroziju un nerūsē. Tāpēc tas labi darbojas skarbos apstākļos. Taču spēcīgi oksidētāji, piemēram, ūdeņraža peroksīds vai sērskābe, to var ietekmēt.
Tāpat epoksīda sveķi ir inerti un nerūsē un nerūsē. Tomēr tas ir jutīgs pret saules gaismu. Tāpēc pārklājiet oglekļa šķiedras kompozītmateriālus ar UV izturīgu apdari, lai novērstu ilgtermiņa bojājumus no saules gaismas.
Ir vērts atzīmēt, ka oglekļa šķiedras kompozītmateriāli var izraisīt galvanisku koroziju, saskaroties ar dažiem metāliem. Lai gan tas īstermiņā neizraisīs acīmredzamu virsmas koroziju, korozijas produkti palielinās un laika gaitā izraisa bojājumus. Par laimi, tam ir nepieciešami īpaši apstākļi, un daži pārklājumi nodrošina aizsardzību.
Vai oglekļa šķiedra var saplīst?
Īsā atbilde ir jā. Jebkurš materiāls var neizdoties, taču tas ir nedaudz sarežģītāk. Daudzi faktori, piemēram, ražošanas process, dizains un izmantošana, ietekmē izturību.
Piemēram, var veidoties spraugas, un ir lielāka iespēja saplaisāt, ja ražotājs uzklāj sveķus nevienmērīgi vai neizmanto pietiekami daudz. Laika gaitā šīs mazās plaisas var izplatīties, līdz tās saplīst. Pat neliela ietekme galu galā var izraisīt neveiksmi.
Arī šķiedru un šķiedru slāņu orientācijai ir būtiska ietekme uz noguruma izturību. Tāpat kā pielietotā spēka veids. Saspiešanas, bīdes un stiepes spēki izraisa dažāda veida atteices.
Austajai šķiedrai 0 grādu izkārtojumā ir mazāka griezes izturība nekā, piemēram, 45 grādos. Tāpēc tas var salūzt, ja to pagriežat.
Apakšējā līnija ir tāda, ka, paliekot zem noteiktas daļas slodzes sliekšņa, tā viegli nesaplīsīs.
Tāpat ņemiet vērā, ka ir grūti noteikt bojājumu pazīmes, kas norāda uz nenovēršamu kļūmi. Un atšķirībā no citiem materiāliem, kas izliecas vai piesprādzējas, oglekļa šķiedras sabojāšanās gadījumā tā var iespaidīgi sabojāties un saplīst.
SAISTĪTI: Kas ir viltota oglekļa šķiedra? Galīgais kalto kompozītmateriālu ceļvedis
Vai laika apstākļi ietekmē oglekļa šķiedras izturību?
Oglekļa šķiedrai ir zema termiskā izplešanās. Tātad tā forma, laukums, tilpums vai blīvums daudz nemainās, reaģējot uz temperatūras izmaiņām. Tas nenozīmē, ka tas ilgtermiņā ir imūna pret laikapstākļu ietekmi. Pētījumi atklāja, ka laika apstākļu kombinācijas dažādos apstākļos var būtiski ietekmēt oglekļa šķiedru.
Sasaldēšanas-atkausēšanas cikli
Civilās inženierijas pētniecības fonds identificēja sasalšanas-atkausēšanas ciklus kā iespējamus draudus oglekļa šķiedras izturībai. Turklāt viņi atklāja, ka sasalšanas un atkušanas apstākļi vairāk noārda oglekļa šķiedras dzelzsbetonu sāļā ūdenī.
Tā ne vienmēr ir oglekļa šķiedra, kas zaudē integritāti, bet gan mikroplaisas, kas veidojas matricā un šķiedras/matricas atdalīšanās. Un sekas daļēji ir tāpēc, ka strukturālā līme nav tik attīstīta kā citi oglekļa šķiedras lietojumi.
Visbeidzot, neskatoties uz šīm sekām, citā pētījumā konstatēts, ka oglekļa šķiedras dzelzsbetons ir izturīgāks nekā standarta betons.
Higrotermiskā novecošana
Higrotermiskā novecošana dažos lietojumos var ietekmēt oglekļa šķiedras izturību, bet citos ne.
Kas ir higrotermiskā novecošana? Higrotermiskā novecošana attiecas uz siltuma un mitruma kombināciju un to, kāda ir tā ietekme uz struktūru.
Ilgstoša karstuma un mitruma iedarbība var maz ietekmēt oglekļa šķiedras lieces izturību. Bet pie ilgstošas slodzes un sālsūdens klātbūtnē stiepes izturība samazinās no 7 % līdz 12 %.
Slapjā-sausā cikli
Viens pētījums liecina, ka slapjā-sausā cikliem var būt ievērojama negatīva ietekme uz stiepes izturību. Pēc 4000 mitrās-sausības cikliem kļūmes iespējamība ievērojami palielinās.
Turpretim tam ir ierobežota ietekme uz oglekļa šķiedras deformāciju.
UV iedarbība un kondensāts
UV starojums un kondensācija darbojas sinerģiski, kas izraisa epoksīda matricas eroziju, bet neietekmē oglekļa šķiedru. Epoksīda erozija galu galā var samazināt stiepes izturību līdz pat 29 % un samazināt izturību.
Kā minēts, UV izturīga apdare palīdzēs aizsargāt oglekļa šķiedras kompozītmateriālus.
Kopumā laika apstākļi ietekmē oglekļa šķiedru. Bet sekas ir atkarīgas no tā, kā jūs to lietojat. Piemēram, laikapstākļiem ir lielāka ietekme uz ēkām ar oglekļa šķiedru nekā oglekļa velosipēda rāmi.
Vai oglekļa šķiedra var izturēt siltumu?
Oglekļa šķiedras var izturēt karstumu. Bet oglekļa šķiedru galvenokārt izmanto matricās, piemēram, betonā, plastmasā vai epoksīdā, kas var ierobežot tās siltuma toleranci. Citiem vārdiem sakot, matricai ir lielāka nozīme attiecībā uz to, vai oglekļa šķiedras daļa var izturēt siltumu nekā šķiedra atsevišķi.
Piemēram, daži epoksīdi var izturēt temperatūru līdz 100 grādiem (212 ℉), savukārt ar oglekļa šķiedru pastiprināts oglekļa matricas kompozīts var izturēt temperatūru virs 2000 grādiem (3632 ℉).
Vai oglekļa šķiedra ir ložu izturīga?
Teorētiski oglekļa šķiedra varētu apturēt lodi, bet Kevlar® vai citai aramīda šķiedrai ir lielāka elastība un triecienizturība. Turklāt Kevlar® ir ekonomiski izdevīgāks risinājums ložu necaurlaidīgām bruņām.
Oglekļa šķiedra piedāvā augstu aizsardzības līmeni pret dažiem priekšmetiem. Jūs bieži redzēsiet, kā sacīkšu automašīnu vadītāji to izmanto aizsardzībai, jo tas izkliedē spēku ietekmi. Bet, kad runa ir par lodēm, jums būs nepieciešami daudzi slāņi, lai to apturētu.
Noskatieties šo video, lai redzētu, kā oglekļa šķiedras kompozītmateriāls cīnās pret lodēm.
Tomēr oglekļa nanocaurules var izturēt lodes. Nanocaurules sastāv no oglekļa atomiem, kas savienoti atkārtotos sešstūra veidos, lai izveidotu dobu cilindru. Šīs nanocaurules spēj absorbēt ballistisko raķešu enerģiju labāk nekā oglekļa šķiedra un dažos gadījumos pat Kevlar®.
Visvienkāršākajā veidā oglekļa šķiedra ir oglekļa grafīts, kas kalpos gandrīz mūžīgi. Materiāls parasti nav foto noārdāms vai bioloģiski noārdāms. Tomēr daži faktori, piemēram, matrica, ietekmē tā izturību. Turklāt intensīva kompozītmateriālu izmantošana un vides faktori var ietekmēt tā izturību un iespējamos pielietojumus. Kopumā zinātnieki paredz, ka oglekļa šķiedras daļas kalpos vairāk nekā 50 gadus.
