— القدرات المذهلة للبوليمرات المقواة بألياف الكربون.
ألياف الكربونمركبات البوليمر المقوى (CFRP) هي مواد خفيفة الوزن وقوية تستخدم في تصنيع العديد من المنتجات المستخدمة في حياتنا اليومية. وهو مصطلح يستخدم لوصف الألياف المقواةمادة مركبةالذي يستخدم ألياف الكربون كمكون هيكلي أساسي. تجدر الإشارة إلى أن الحرف "P" في CFRP يمكن أيضًا أن يشير إلى "البلاستيك" بدلاً من "البوليمر".
بشكل عام، تستخدم مركبات CFRP راتنجات بالحرارة مثل الايبوكسي،البوليستر، أو الفينيل استر. بالرغم منراتنجات اللدائن الحراريةتُستخدم في مركبات CFRP، غالبًا ما يتم استخدام "مركبات اللدائن الحرارية المقواة بألياف الكربون" بالاختصار الخاص بها، مركبات CFRTP.
عند العمل مع المواد المركبة أو داخل صناعة المواد المركبة، من المهم فهم المصطلحات والمختصرات. والأهم من ذلك، أنه من الضروري أن نفهمخصائص مركبات FRPوقدرات التعزيزات المختلفة مثل ألياف الكربون.
خصائص مركبات CFRP
تختلف المواد المركبة المقواة بألياف الكربون عن مركبات FRP الأخرى التي تستخدم المواد التقليدية مثل الألياف الزجاجية أوألياف الأراميد. تشمل خصائص مركبات CFRP المفيدة ما يلي:
خفيفة الوزن:تقليديمركب مقوى بالألياف الزجاجيةباستخدام ألياف زجاجية متواصلة مع ألياف زجاجية بنسبة 70% (وزن الزجاج / الوزن الإجمالي)، ستكون كثافتها عادة 0.065 رطل لكل بوصة مكعبة.
وفي الوقت نفسه، قد يكون لمركب CFRP، الذي له نفس وزن الألياف بنسبة 70%، كثافة تبلغ 0.055 رطل لكل بوصة مكعبة.
زيادة القوة:ليست فقط مركبات ألياف الكربون أخف وزنًا، ولكن مركبات CFRP أقوى وأكثر صلابة لكل وحدة وزن. وهذا صحيح عند مقارنة مركبات ألياف الكربون بالألياف الزجاجية، لكنه يكون أكثر صحة عند مقارنتها بالمعادن.
على سبيل المثال، القاعدة الأساسية عند مقارنة الفولاذ بمركبات CFRP هي أن بنية ألياف الكربون ذات القوة المتساوية غالبًا ما تزن 1/5 من الفولاذ. يمكنك أن تتخيل سبب قيام شركات السيارات بالتحقيق في استخدام ألياف الكربون بدلاً من الفولاذ.
عند مقارنة مركبات CFRP بالألومنيوم، أحد أخف المعادن المستخدمة، فإن الافتراض القياسي هو أن هيكل الألومنيوم ذو القوة المتساوية من المرجح أن يزن 1.5 مرة من هيكل ألياف الكربون.
وبطبيعة الحال، هناك العديد من المتغيرات التي يمكن أن تغير هذه المقارنة. يمكن أن تكون درجة وجودة المواد مختلفة، ومع المواد المركبة، فإنعملية التصنيعيجب أن تؤخذ في الاعتبار بنية الألياف والجودة.
عيوب مركبات CFRP
يكلف:على الرغم من أنها مادة مذهلة، إلا أن هناك سببًا لعدم استخدام ألياف الكربون في كل تطبيق. في الوقت الحالي، تعتبر مركبات CFRP باهظة التكلفة في كثير من الحالات. اعتمادًا على ظروف السوق الحالية (العرض والطلب)، ونوع ألياف الكربون (الفضاء مقابل الدرجة التجارية)، وحجم سحب الألياف، يمكن أن يختلف سعر ألياف الكربون بشكل كبير.
يمكن أن تكون تكلفة ألياف الكربون الخام على أساس سعر الرطل الواحد ما بين 5 مرات إلى 25 مرة أكثر تكلفة من الألياف الزجاجية. ويكون هذا التفاوت أكبر عند مقارنة الفولاذ بمركبات CFRP.
الموصلية:يمكن أن يكون هذا ميزة لمركبات ألياف الكربون، أو عيبًا اعتمادًا على التطبيق. ألياف الكربون موصلة للغاية، في حين أن الألياف الزجاجية عازلة. كثيرتستخدم التطبيقات الألياف الزجاجيةولا يمكن استخدام ألياف الكربون أو المعدن بسبب الموصلية الصارمة.
على سبيل المثال، في صناعة المرافق، هناك حاجة إلى العديد من المنتجات لاستخدام الألياف الزجاجية. وهو أيضًا أحد أسباب استخدام السلالم للألياف الزجاجية كقضبان للسلم. إذا لامس سلم من الألياف الزجاجية خط كهرباء، فإن فرص حدوث الصعق الكهربائي تكون أقل بكثير. لن يكون هذا هو الحال مع سلم CFRP.
على الرغم من أن تكلفة مركبات CFRP لا تزال مرتفعة، إلا أن التقدم التكنولوجي الجديد في التصنيع مستمر في السماح بمنتجات أكثر فعالية من حيث التكلفة. نأمل، في حياتنا، أن نتمكن من رؤية ألياف الكربون فعالة من حيث التكلفة تُستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات الاستهلاكية والصناعية والسيارات.
وقت النشر: 23-02-10