Jak odolné je uhlíkové vlákno?

Zreznou karbonové vlákno?
Uhlíkové vlákno je chemicky stabilní, odolné proti korozi a nerezaví. To je důvod, proč funguje tak dobře v drsném prostředí. Ale mohou to ovlivnit silná oxidační činidla, jako je peroxid vodíku nebo kyselina sírová.

Stejně tak je epoxid inertní a nekoroduje ani nekoroduje. Je ale velmi citlivý na sluneční záření. Pokryjte proto své kompozity z uhlíkových vláken povlakem odolným proti UV záření, abyste předešli dlouhodobému poškození slunečním zářením.

Stojí za zmínku, že kompozity z uhlíkových vláken mohou při kontaktu s určitými kovy způsobit galvanickou korozi. I když v krátkodobém horizontu nedojde k žádné významné povrchové korozi, v průběhu času se mohou nahromadit produkty koroze a způsobit poškození. Naštěstí to vyžaduje specifické podmínky a některé nátěry mohou poskytnout ochranu.

Rozbije se uhlíkové vlákno?
Krátká odpověď je ano. Jakýkoli materiál může selhat, ale je to trochu složitější. Trvanlivost může ovlivnit mnoho faktorů, jako je výrobní proces, design a použití.

Například se mohou tvořit a snadněji lámat mezery, pokud výrobce nanáší pryskyřici nerovnoměrně nebo v nedostatečném množství. Postupem času se tyto malé trhliny mohou rozšířit, až prasknou. I malý náraz může nakonec vést k neúspěchu.

Orientace vláken a vrstev vláken má také významný vliv na odolnost proti únavě. Stejně tak typ síly, kterou aplikujete. Stlačení, smyk a tah mohou způsobit různé typy poruch.

Například pevnost tkaných vláken v kroucení v uspořádání 0 stupňů je nižší než v případě uspořádání pod úhlem 45 stupňů. Pokud ji tedy zkroutíte, může se zlomit.

Rozbije se uhlíkové vlákno?|Jak odolná je uhlíková vlákna?
Nejlepší na tom je, že pokud zůstanete pod prahem zatížení konkrétního dílu, tak se snadno nerozbije.

Uvědomte si také, že známky poškození, které indikují blížící se selhání, je obtížné odhalit. Na rozdíl od jiných materiálů, které se ohýbají nebo ohýbají, když uhlíkové vlákno selže, může vážně selhat a rozbít se.

Ovlivňují povětrnostní podmínky životnost uhlíkových vláken?
Uhlíkové vlákno má nízkou tepelnou roztažnost. Proto se jeho tvar, plocha, objem nebo hustota výrazně nemění se změnami teploty. To neznamená, že je dlouhodobě neovlivňováno počasím. Studie zjistila, že kombinace povětrnostních podmínek mohou mít různé účinky na uhlíková vlákna v různých prostředích.

cyklus zmrazování-rozmrazování
Civil Engineering Research Foundation zjistila, že cykly zmrazování a rozmrazování by mohly představovat hrozbu pro trvanlivost uhlíkových vláken. Kromě toho zjistili, že podmínky zmrazování a rozmrazování pravděpodobněji degradují beton vyztužený uhlíkovými vlákny ve slané vodě.

Není to nutně uhlíkové vlákno, které ztrácí integritu, ale mikrotrhliny, které se tvoří v matrici a oddělování vláken/matrice. Částečným důvodem je to, že strukturální lepidla nejsou tak pokročilá jako jiná použití uhlíkových vláken.

A konečně, navzdory těmto účinkům, další studie zjistila, že beton vyztužený uhlíkovými vlákny je odolnější než standardní beton.

Stárnutí vlhkým teplem
Hygrotermální stárnutí může mít dopad na trvanlivost uhlíkových vláken v některých aplikacích, ale ne v jiných.

Co je stárnutí vlhkým teplem? Hygrotermální stárnutí označuje kombinaci tepla a vlhkosti a její vliv na strukturu.

Dlouhodobé vystavení teplu a vlhkosti může mít malý vliv na pevnost uhlíkových vláken v ohybu. Při trvalém zatížení se však pevnost v tahu v přítomnosti slané vody sníží o 7 % až 12 %.

Mokrý a suchý cyklus
Jedna studie ukázala, že cykly smáčení a sušení mohou mít významné nepříznivé účinky na pevnost v tahu. Po 4000 mokrých a suchých cyklech se výrazně zvyšuje pravděpodobnost poruchy.

Naproti tomu má omezený vliv na deformaci uhlíkových vláken.

UV záření a kondenzace
UV záření a kondenzace působí synergickým způsobem a způsobují erozi epoxidové matrice, ale ne uhlíkových vláken. Epoxidový útok může v konečném důsledku snížit pevnost v tahu až o 29 % a vést ke snížení trvanlivosti.

Jak již bylo zmíněno dříve, povrchová úprava odolná vůči UV záření pomůže chránit kompozit z uhlíkových vláken.

Celkově povětrnostní podmínky ovlivňují uhlíková vlákna. Ale účinek závisí na tom, jak ji používáte. Například povětrnostní podmínky mohou mít významnější dopad na stavbu z uhlíkových vláken než karbonový rám kola.

Dokáže uhlíkové vlákno odolat teplu?
Uhlíkové vlákno vydrží teplo. Uhlíková vlákna se však používají hlavně v matricích, jako je beton, plast nebo epoxidová pryskyřice, což může omezit jeho tepelnou odolnost. Jinými slovy, matrice hraje důležitější roli v tom, zda část z uhlíkových vláken odolá teplu, než samotná jednotlivá vlákna.

Například některé epoxidové pryskyřice mohou odolat teplotám až 100 stupňů (212 stupňů F), zatímco kompozity na bázi uhlíku vyztužené uhlíkovými vlákny mohou odolat teplotám nad 2000 stupňů (3632 stupňů F).

Je uhlíkové vlákno neprůstřelné?
Teoreticky mohou uhlíková vlákna zastavit střely, ale Kevlar® nebo jiná aramidová vlákna jsou pružnější a odolnější proti nárazu. Kevlar® je navíc cenově výhodnější varianta balistického brnění.

Uhlíkové vlákno nabízí vysokou úroveň ochrany určitých předmětů. Často uvidíte, jak ji závodníci používají k jištění, protože šíří účinky sil. Ale pokud jde o kulky, potřebujete mnoho vrstev, abyste to zastavili.

Podívejte se na toto video, abyste viděli, jak kompozity z uhlíkových vláken odolávají kulkám.

Uhlíkové nanotrubice však kulkám vydrží. Nanotrubice se skládají z atomů uhlíku, které se spojují v opakujícím se šestiúhelníkovém vzoru a vytvářejí duté válce. Tyto nanotrubice mohou absorbovat energii z balistických střel lépe než uhlíková vlákna a v některých případech dokonce lépe než Kevlar®.

Nejzákladnější formou uhlíkových vláken je uhlíkový grafit, který vydrží téměř věčně. Materiál obecně není fotodegradovatelný ani biologicky rozložitelný. Některé faktory však ovlivňují jeho trvanlivost, například jeho substrát. Navíc rozsáhlé používání kompozitních materiálů a environmentální faktory mohou ovlivnit jejich trvanlivost a potenciální aplikace. Obecně řečeno, vědci očekávají, že díly z uhlíkových vláken vydrží více než 50 let.

 

 

 

 

Vyrábíme, navrhujeme, vyvíjíme a upravujeme jedinečné a vysoce kvalitní produkty vyrobené z uhlíkových vláken a dalších pokročilých kompozitních materiálů. Kontaktujte nás nebo navštivte naše webové stránky a dozvíte se více.