Колико су јака карбонска влакна?

Највредније карактеристике карбонских влакана су његова снага, крутост и мала тежина. Карбонска влакна су направљена од веома финих, кристалних влакана угљеника у "кудељама", које садрже хиљаде појединачних филамената. Ови праменови налик пређи су уткани заједно у тканину различитих ткања. Када се слојеви тканине од угљеничних влакана споје заједно, у плочу или лим од угљеничних влакана, ламинат од угљеничних влакана је изузетно јак. Па колико је јака?

Снага карбонских влакана

Карбонска влакна су два пута чвршћа и пет пута јача од челика. Иако су јача и чвршћа од нерђајућег челика, карбонска влакна су лакша, што их чини идеалним материјалом за производњу.

Класификација крутости и чврстоће карбонских влакана

Модул затезања се дефинише као „однос напона (сила по јединици површине) дуж осе и деформације (однос деформације над почетном дужином) дуж те осе“. Такође познат као крутост, модул затезања може предвидети издужење или компресију материјала све док је напон нижи од затезне чврстоће материјала.

Карбонска влакна се класификују на основу модула затезања влакана. Енглеска јединица мере је фунти силе по квадратном инчу површине попречног пресека, скраћено као пси (или кси за хиљаду пси и МСИ за милион пси). Постоји пет класификација угљеничних влакана: ниски модул, стандардни модул, средњи модул, високи модул и ултрависок модул.

Крутост и чврстоћа ламинираног епоксидног листа или плоче од угљеничних влакана одређују се:

Својства материјала од угљеничних влакана

Распоред полагања влакана (оријентација влакана, врста ткања и дебљина слојева ламината)

Однос влакна/смола

Добра процена модула затезања за уравнотежен, симетричан распоред полагања од 0/90 степени била би 10 МСи (70 ГПА). Добра процена затезне чврстоће за исти распоред би била 87 КСИ (600 МПА).

Поређења ради, челик има затезни модул од око 29 МСИ (200 ГПа) и затезну чврстоћу од 61 КСИ (420 МПА). Затезни модул алуминијума је око 10 МСИ (69 ГПа), а затезна чврстоћа је 40 КСИ (276 МПА)

Као што се може видети из табеле испод, ламинат од угљеничних влакана има највећу специфичну затезну чврстоћу и највећу специфичну крутост

Угљична влакна ултра високог модула су приближно 3 пута чвршћа од стандардног модула, али нису тако јака. Поред тога, угљенична влакна имају супериорна својства отпорности на замор у поређењу са челиком и алуминијумом. Такође, када се комбинују са одговарајућим смолама, угљенична влакна су међу најотпорнијим материјалима на тржишту.