Могат ли въглеродните влакна да ръждясват?
Въглеродните влакна са химически стабилни, устойчиви на корозия и не ръждясват. Ето защо той работи добре в тежки условия. Но силни окислители, като водороден прекис или сярна киселина, могат да го повлияят.
По същия начин епоксидната смола е инертна и не ръждясва или корозира. Въпреки това е чувствителен към слънчева светлина. Така че, покрийте композитите от въглеродни влакна с UV устойчиво покритие, за да предотвратите дългосрочно увреждане от слънчева светлина.
Струва си да се отбележи, че композитите от въглеродни влакна могат да причинят галванична корозия при контакт с някои метали. Въпреки че няма да доведе до видима повърхностна корозия в краткосрочен план, корозионните продукти се натрупват и водят до повреда с времето. За щастие това изисква специфични условия и някои покрития предлагат защита.
Могат ли въглеродните влакна да се счупят?
Краткият отговор е да. Всеки материал може да се провали, но е малко по-сложно от това. Много фактори, като производствения процес, дизайна и употребата, влияят върху издръжливостта.
Например могат да се образуват празнини и е по-вероятно да се напука, ако производителят нанесе смола неравномерно или не използва достатъчно. С течение на времето тези малки пукнатини могат да се разпространят, докато се счупи. Дори незначителни въздействия могат в крайна сметка да доведат до повреда.
Ориентацията на влакната и влакнестите слоеве също има значителен ефект върху устойчивостта на умора. Както и вида сила, която прилагате. Силите на натиск, срязване и опън причиняват различни видове повреди.
Тъканото влакно при наслагване на 0 градуса има по-малка якост на усукване, отколкото при 45 градуса, например. Така че може да се счупи, ако го завъртите.
Изводът е, че ако останете под прага на натоварване за определена част, тя няма да се счупи лесно.
Също така имайте предвид, че е трудно да се открият признаци на повреда, които показват неизбежна повреда. И за разлика от други материали, които се огъват или деформират, когато въглеродните влакна се повредят, те могат да се повредят зрелищно и да се счупят.
СВЪРЗАНИ: Какво е ковано въглеродно влакно? Най-доброто ръководство за ковани композити
Метеорологичните условия влияят ли върху издръжливостта на въглеродните влакна?
Въглеродните влакна имат ниско термично разширение. Така че неговата форма, площ, обем или плътност не се променят много в отговор на температурните промени. Това не означава, че е имунизиран срещу влиянието на времето в дългосрочен план. Проучванията установяват, че комбинациите от метеорологични условия могат да имат различен ефект върху въглеродните влакна в различни настройки.
Цикли на замразяване-размразяване
Фондацията за изследване на гражданското инженерство идентифицира циклите на замръзване-размразяване като възможна заплаха за издръжливостта на въглеродните влакна. Освен това те откриха, че условията на замръзване и размразяване развалят армирания с въглеродни влакна бетон повече в солена вода.
Не непременно въглеродните влакна губят целостта си, а по-скоро образуването на микропукнатини в матрицата и разлепването на влакното/матрицата. И ефектите отчасти се дължат на това, че структурното лепило не е толкова напреднало, колкото другите употреби на въглеродни влакна.
И накрая, въпреки тези ефекти, друго проучване установи, че армираният с въглеродни влакна бетон е по-издръжлив от стандартния бетон.
Хигротермално стареене
Хигротермалното стареене може да окаже влияние върху издръжливостта на въглеродните влакна в някои приложения, но не и в други.
Какво е хигротермално стареене? Хигротермалното стареене се отнася до комбинация от топлина и влага и какъв ефект има върху структурата.
Продължителното излагане на топлина и влага може да има малък ефект върху якостта на огъване на въглеродните влакна. Но при продължително натоварване и в присъствието на солена вода якостта на опън намалява между 7 % и 12 %.
Мокро-сухи цикли
Едно проучване показва, че циклите мокро-сухо могат да имат значително неблагоприятно въздействие върху якостта на опън. След 4000 цикъла мокро-сухо вероятността от повреда се увеличава значително.
За разлика от това, той има ограничено влияние върху деформацията на въглеродните влакна.
UV излагане и кондензация
UV радиацията и кондензацията действат по синергичен начин, който причинява ерозия на епоксидната матрица, но не засяга въглеродните влакна. Епоксидната ерозия може в крайна сметка да намали якостта на опън с до 29% и да доведе до по-малка издръжливост.
Както споменахме, устойчивото на UV покритие покритие ще помогне за защита на композитите от въглеродни влакна.
Като цяло метеорологичните условия влияят върху въглеродните влакна. Но ефектите зависят от това как го използвате. Например метеорологичните условия имат по-забележимо въздействие върху сгради с въглеродни влакна, отколкото върху въглеродна рамка за велосипед.
Могат ли въглеродните влакна да издържат на топлина?
Въглеродните влакна могат да издържат на топлина. Но въглеродните влакна се използват най-вече в матрица като бетон, пластмаса или епоксидна смола, което може да ограничи неговата устойчивост на топлина. С други думи, матрицата играе по-важна роля за това дали част от въглеродни влакна може да издържи на топлина, отколкото само влакното.
Например, някои епоксиди могат да издържат на температура до 100 градуса (212 ℉), докато композитът с въглеродна матрица, подсилен с въглеродни влакна, може да понася температури над 2000 градуса (3632 ℉).
Въглеродните влакна бронирани ли са?
На теория въглеродните влакна могат да спрат куршум, но Kevlar® или други арамидни влакна имат повече гъвкавост и устойчивост на удар. Освен това, Kevlar® е по-рентабилен вариант за бронирани брони.
Въглеродните влакна предлагат високо ниво на защита срещу някои предмети. Често ще видите шофьори на състезателни коли да го използват за защита, защото разпръсква въздействието на силите. Но когато става въпрос за куршуми, ще ви трябват много слоеве, за да го спрете.
Гледайте това видео, за да видите как композитът от въглеродни влакна се бори срещу куршуми.
Въпреки това въглеродните нанотръби могат да издържат на куршуми. Нанотръбите се състоят от въглеродни атоми, свързани в повтарящи се шестоъгълни модели, за да създадат кух цилиндър. Тези нанотръби могат да абсорбират енергията от балистични ракети по-добре от въглеродните влакна и в някои случаи дори от Kevlar®.
В най-основната си форма въглеродните влакна са въглероден графит, който ще продължи почти вечно. Материалът обикновено не е фоторазградим или биоразградим. Някои фактори обаче оказват влияние върху неговата издръжливост, като матрицата му. Освен това, интензивното използване на композити и фактори на околната среда може да повлияе на неговата издръжливост и потенциални приложения. Като цяло учените очакват частите от въглеродни влакна да издържат повече от 50 години.
