Mogu li karbonska vlakna hrđati?
Ugljična vlakna su kemijski stabilna, otporna na koroziju i ne hrđaju. Zato dobro radi u teškim uvjetima. Ali jaka oksidirajuća sredstva, poput vodikovog peroksida ili sumporne kiseline, mogu utjecati na to.
Isto tako, epoksidna smola je inertna i ne hrđa niti korodira. Ipak je osjetljiv na sunčevu svjetlost. Dakle, pokrijte kompozite od karbonskih vlakana završnim slojem otpornim na UV zračenje kako biste spriječili dugoročna oštećenja od sunčeve svjetlosti.
Vrijedno je napomenuti da kompoziti od karbonskih vlakana mogu izazvati galvansku koroziju kada su u kontaktu s nekim metalima. Iako neće dovesti do evidentne površinske korozije u kratkom roku, produkti korozije se nakupljaju i s vremenom dovode do oštećenja. Srećom, za to su potrebni posebni uvjeti, a neki premazi nude zaštitu.
Mogu li karbonska vlakna puknuti?
Kratak odgovor je da. Svaki materijal može pokvariti, ali to je malo kompliciranije od toga. Mnogi čimbenici, kao što su proces proizvodnje, dizajn i uporaba, utječu na trajnost.
Na primjer, mogu nastati praznine i vjerojatnije je da će puknuti ako proizvođač neravnomjerno nanese smolu ili je ne upotrijebi dovoljno. S vremenom se te male pukotine mogu širiti sve dok ne pukne. Čak i manji utjecaji mogu na kraju dovesti do kvara.
Orijentacija vlakana i slojeva vlakana također ima značajan utjecaj na otpornost na zamor. Kao i vrsta sile koju primjenjujete. Sile kompresije, smicanja i napetosti uzrokuju različite vrste kvarova.
Tkano vlakno u sloju od 0 stupnjeva ima manju torzijsku čvrstoću nego na 45 stupnjeva, na primjer. Tako da se može slomiti ako ga uvrnete.
Zaključak je da ako ostanete ispod praga opterećenja za određeni dio, on se neće lako slomiti.
Također, imajte na umu da je teško otkriti znakove oštećenja koji ukazuju na neizbježni kvar. I za razliku od drugih materijala koji se savijaju ili kopčaju, kada karbonska vlakna zakažu, mogu spektakularno zakazati i razbiti se.
POVEZANO: Što su kovana karbonska vlakna? Vrhunski vodič za kovane kompozite
Utječu li vremenski uvjeti na izdržljivost karbonskih vlakana?
Karbonska vlakna imaju malo toplinsko širenje. Dakle, njegov oblik, površina, volumen ili gustoća ne mijenjaju se puno kao odgovor na promjene temperature. To ne znači da je dugoročno imun na vremenske uvjete. Studije su otkrile da kombinacije vremenskih uvjeta mogu imati različite učinke na karbonska vlakna u različitim okruženjima.
Ciklusi zamrzavanja i odmrzavanja
Zaklada za istraživanje građevinarstva identificirala je cikluse smrzavanja i odmrzavanja kao moguću prijetnju trajnosti karbonskih vlakana. Osim toga, otkrili su da uvjeti smrzavanja i odmrzavanja više degradiraju beton ojačan ugljičnim vlaknima u slanoj vodi.
Nije nužno da ugljična vlakna gube cjelovitost, već mikropukotine koje se stvaraju u matrici i odvajanje vlakna/matrice. A učinci su djelomično zato što strukturalno ljepilo nije tako napredno kao druge upotrebe karbonskih vlakana.
Naposljetku, unatoč tim učincima, druga je studija pokazala da je beton ojačan ugljičnim vlaknima izdržljiviji od standardnog betona.
Higrotermalno starenje
Higrotermalno starenje može utjecati na trajnost karbonskih vlakana u nekim primjenama, ali ne i u drugim.
Što je higrotermalno starenje? Higrotermalno starenje odnosi se na kombinaciju topline i vlage i kakav učinak ima na strukturu.
Dugotrajno izlaganje toplini i vlazi može malo utjecati na čvrstoću ugljičnih vlakana na savijanje. Ali pod dugotrajnim opterećenjem iu prisutnosti slane vode, vlačna čvrstoća opada između 7 % i 12 %.
Mokro-suhi ciklusi
Jedna studija pokazuje da ciklusi mokro-suho mogu imati značajan negativan utjecaj na vlačnu čvrstoću. Nakon 4000 mokro-suhih ciklusa, vjerojatnost kvara značajno se povećava.
Nasuprot tome, ima ograničen utjecaj na deformaciju karbonskih vlakana.
UV izloženost i kondenzacija
UV zračenje i kondenzacija djeluju u sinergiji koja uzrokuje eroziju epoksidne matrice, ali ne utječe na karbonska vlakna. Erozija epoksida može u konačnici smanjiti vlačnu čvrstoću do 29 % i dovesti do manje trajnosti.
Kao što je spomenuto, završna obrada otporna na UV zračenje pomoći će u zaštiti kompozita od karbonskih vlakana.
Općenito, vremenski uvjeti utječu na karbonska vlakna. Ali učinci ovise o tome kako ga koristite. Na primjer, vremenski uvjeti imaju značajniji utjecaj na zgrade s karbonskim vlaknima nego karbonski okvir bicikla.
Mogu li karbonska vlakna izdržati toplinu?
Karbonska vlakna mogu izdržati toplinu. Ali ugljična vlakna uglavnom se koriste u matricama kao što su beton, plastika ili epoksid, što može ograničiti njegovu otpornost na toplinu. Drugim riječima, matrica igra značajniju ulogu u tome može li dio od karbonskih vlakana izdržati toplinu nego samo vlakno.
Na primjer, neki epoksidi mogu izdržati temperaturu do 100 stupnjeva (212 ℉), dok kompozit s ugljikovom matricom ojačan ugljičnim vlaknima može tolerirati temperature iznad 2000 stupnjeva (3632 ℉).
Jesu li karbonska vlakna otporna na metke?
U teoriji, karbonska vlakna mogu zaustaviti metak, ali Kevlar® ili druga aramidna vlakna imaju veću fleksibilnost i otpornost na udarce. Osim toga, Kevlar® je isplativija opcija za oklop otporan na metke.
Karbonska vlakna nude visoku razinu zaštite od nekih predmeta. Često ćete vidjeti kako ga vozači trkaćih automobila koriste za zaštitu jer raspršuje udar sila. Ali kada je riječ o mecima, trebat će vam mnogo slojeva da ih zaustavite.
Pogledajte ovaj video kako biste vidjeli kako se kompozit od karbonskih vlakana nosi s mecima.
Međutim, ugljikove nanocijevi mogu izdržati metke. Nanocijevi se sastoje od ugljikovih atoma povezanih u ponavljajuće heksagonalne uzorke kako bi stvorili šuplji cilindar. Ove nanocijevi mogu apsorbirati energiju iz balističkih projektila bolje od karbonskih vlakana, au nekim slučajevima čak i od Kevlar®-a.
U svom najosnovnijem obliku, karbonska vlakna su karbonski grafit, koji će trajati gotovo zauvijek. Materijal obično nije fotorazgradiv ili biorazgradiv. Međutim, neki čimbenici utječu na njegovu trajnost, poput njegove matrice. Nadalje, intenzivna uporaba kompozita i čimbenici okoliša mogli bi utjecati na njegovu trajnost i potencijalne primjene. Općenito, znanstvenici predviđaju da će dijelovi od karbonskih vlakana trajati više od 50 godina.
