Ali lahko ogljikova vlakna rjavijo?
Ogljikova vlakna so kemično stabilna, odporna proti koroziji in ne rjavijo. Zato dobro deluje v težkih okoljih. Toda močni oksidanti, kot je vodikov peroksid ali žveplova kislina, lahko vplivajo na to.
Podobno je epoksi smola inertna in ne rjavi ali korodira. Je pa občutljiv na sončno svetlobo. Zato pokrijte kompozite iz ogljikovih vlaken z UV-odpornim premazom, da preprečite dolgotrajne poškodbe zaradi sončne svetlobe.
Omeniti velja, da lahko kompoziti iz ogljikovih vlaken v stiku z nekaterimi kovinami povzročijo galvansko korozijo. Čeprav kratkoročno ne bo povzročilo očitne površinske korozije, se produkti korozije kopičijo in sčasoma povzročijo poškodbe. Na srečo so za to potrebni posebni pogoji in nekateri premazi nudijo zaščito.
Ali se lahko ogljikova vlakna zlomijo?
Kratek odgovor je da. Vsak material lahko odpove, vendar je to nekoliko bolj zapleteno. Številni dejavniki, kot so proizvodni proces, oblikovanje in uporaba, vplivajo na vzdržljivost.
Na primer, lahko nastanejo vrzeli in bolj verjetno je, da bo počil, če proizvajalec smolo nanese neenakomerno ali je ne porabi dovolj. Sčasoma se lahko te majhne razpoke razširijo, dokler se ne zlomi. Celo manjši udarci lahko sčasoma povzročijo okvaro.
Usmerjenost vlaken in plasti vlaken prav tako pomembno vpliva na odpornost proti utrujenosti. Kot tudi vrsta sile, ki jo uporabljate. Kompresijske, strižne in natezne sile povzročajo različne vrste okvar.
Tkano vlakno v 0 stopinjskem polaganju ima manjšo torzijsko trdnost kot na primer pri 45 stopinjah. Tako se lahko zlomi, če ga zvijete.
Bistvo je, da če ostanete pod pragom obremenitve za določen del, se ne bo zlahka zlomil.
Zavedajte se tudi, da je težko odkriti znake poškodb, ki kažejo na neizbežno okvaro. In za razliko od drugih materialov, ki se upognejo ali upognejo, lahko ogljikova vlakna, ko odpovejo, spektakularno odpovejo in se razbijejo.
POVEZANO: Kaj so kovana ogljikova vlakna? Najboljši vodnik po kovanih kompozitih
Ali vremenske razmere vplivajo na vzdržljivost ogljikovih vlaken?
Ogljikova vlakna imajo nizko toplotno razteznost. Torej se njegova oblika, površina, prostornina ali gostota ne spreminjajo veliko kot odziv na temperaturne spremembe. To ne pomeni, da je dolgoročno imun na vremenske vplive. Študije so pokazale, da imajo lahko kombinacije vremenskih razmer različne učinke na ogljikova vlakna v različnih okoljih.
Cikli zamrzovanja in odmrzovanja
Raziskovalna fundacija za gradbeništvo je cikle zamrzovanja in odmrzovanja opredelila kot možno grožnjo vzdržljivosti ogljikovih vlaken. Poleg tega so ugotovili, da pogoji zmrzovanja in odmrzovanja v slani vodi bolj poslabšajo beton, ojačan z ogljikovimi vlakni.
Ni nujno, da ogljikova vlakna izgubijo celovitost, temveč mikrorazpoke, ki nastanejo v matrici in se vlakno/matrika ločijo. Učinki so deloma posledica tega, da strukturno lepilo ni tako napredno kot druge uporabe ogljikovih vlaken.
Nazadnje, kljub tem učinkom je druga študija pokazala, da je beton, ojačan z ogljikovimi vlakni, bolj trpežen kot standardni beton.
Higrotermalno staranje
Higrotermično staranje lahko vpliva na vzdržljivost ogljikovih vlaken v nekaterih aplikacijah, v drugih pa ne.
Kaj je higrotermalno staranje? Higrotermalno staranje se nanaša na kombinacijo toplote in vlage ter kakšen učinek ima na strukturo.
Dolgotrajna izpostavljenost vročini in vlagi lahko malo vpliva na upogibno trdnost ogljikovih vlaken. Toda pod dolgotrajno obremenitvijo in v prisotnosti slane vode se natezna trdnost zmanjša med 7 % in 12 %.
Mokro-suhi cikli
Ena študija kaže, da imajo lahko cikli mokro-suho pomemben škodljiv vpliv na natezno trdnost. Po 4000 mokro-suhih ciklih se verjetnost okvare opazno poveča.
Nasprotno pa ima omejen vpliv na deformacijo ogljikovih vlaken.
UV-izpostavljenost in kondenzacija
UV-sevanje in kondenzacija delujeta sinergistično, kar povzroča erozijo epoksidne matrice, vendar ne vpliva na ogljikova vlakna. Epoksi erozija lahko na koncu zmanjša natezno trdnost za do 29 % in povzroči manjšo vzdržljivost.
Kot že omenjeno, bo premaz, odporen na UV žarke, pomagal zaščititi kompozite iz ogljikovih vlaken.
Na splošno vremenske razmere vplivajo na ogljikova vlakna. Toda učinki so odvisni od tega, kako ga uporabljate. Vremenske razmere imajo na primer večji vpliv na stavbe z ogljikovimi vlakni kot na ogljikov okvir kolesa.
Ali lahko ogljikova vlakna prenesejo vročino?
Ogljikova vlakna lahko prenesejo vročino. Toda ogljikova vlakna se večinoma uporabljajo v matricah, kot so beton, plastika ali epoksi, kar lahko omeji njihovo toplotno toleranco. Z drugimi besedami, matrika igra pomembnejšo vlogo pri tem, ali lahko del iz ogljikovih vlaken prenese vročino kot samo vlakno.
Na primer, nekateri epoksi lahko prenesejo temperaturo do 100 stopinj (212 ℉), medtem ko lahko kompoziti z ogljikovo matriko, ojačani z ogljikovimi vlakni, prenesejo temperature nad 2000 stopinj (3632 ℉).
Ali so ogljikova vlakna neprebojna?
Teoretično lahko ogljikova vlakna ustavijo kroglo, vendar ima Kevlar® ali druga aramidna vlakna večjo prožnost in odpornost na udarce. Poleg tega je Kevlar® stroškovno učinkovitejša možnost za neprebojne oklepe.
Ogljikova vlakna nudijo visoko raven zaščite pred nekaterimi predmeti. Pogosto boste videli, da ga vozniki dirkalnih avtomobilov uporabljajo za zaščito, ker razprši vpliv sil. Ko pa gre za naboje, boste potrebovali veliko slojev, da ga ustavite.
Oglejte si ta videoposnetek, da vidite, kako se kompozit iz ogljikovih vlaken obnese proti kroglam.
Vendar lahko ogljikove nanocevke prenesejo naboje. Nanocevke so sestavljene iz ogljikovih atomov, povezanih v ponavljajoče se šesterokotne vzorce, ki tvorijo votel valj. Te nanocevke lahko absorbirajo energijo iz balističnih izstrelkov bolje kot ogljikova vlakna in v nekaterih primerih celo Kevlar®.
V svoji najbolj osnovni obliki so ogljikova vlakna ogljikov grafit, ki bo trajal tako rekoč večno. Material običajno ni fotorazgradljiv ali biorazgradljiv. Vendar nekateri dejavniki vplivajo na njegovo vzdržljivost, na primer njegova matrica. Poleg tega bi lahko intenzivna uporaba kompozitov in okoljski dejavniki vplivali na njegovo vzdržljivost in potencialno uporabo. Na splošno znanstveniki predvidevajo, da bodo deli iz ogljikovih vlaken zdržali več kot 50 let.
