Tra i molti materiali, ai compositi in fibra di carbonio (CFRP) è stata prestata sempre più attenzione per la loro eccellente resistenza specifica, rigidità specifica, resistenza alla corrosione e resistenza alla fatica.
Le diverse caratteristiche tra i compositi in fibra di carbonio e i materiali metallici forniscono inoltre agli ingegneri idee progettuali diverse.
Quello che segue sarà un semplice confronto tra i compositi in fibra di carbonio e le caratteristiche e le differenze dei metalli tradizionali.
1. Rigidità specifica e resistenza specifica
Rispetto ai materiali metallici, i materiali in fibra di carbonio hanno leggerezza, elevata resistenza specifica e rigidità specifica.Il modulo della fibra di carbonio a base di resina è superiore a quello della lega di alluminio e la resistenza della fibra di carbonio a base di resina è molto superiore a quella della lega di alluminio.
2. Designabilità
I materiali metallici sono generalmente tutti dello stesso sesso, esiste un fenomeno di resa o resa condizionale.E la fibra di carbonio a strato singolo ha una direttività evidente.
Le proprietà meccaniche lungo la direzione delle fibre sono 1 ~ 2 ordini di grandezza superiori rispetto a quelle lungo la direzione verticale delle fibre e alle proprietà di taglio longitudinale e trasversale, e le curve sforzo-deformazione sono elastiche lineari prima della frattura.
Pertanto, il materiale in fibra di carbonio può selezionare l'angolo di posa, il rapporto di posa e la sequenza di posa del monostrato attraverso la teoria della piastra di laminazione.In base alle caratteristiche della distribuzione del carico, le prestazioni di rigidità e resistenza possono essere ottenute in base alla progettazione, mentre i materiali metallici tradizionali possono essere solo ispessiti.
Allo stesso tempo, è possibile ottenere la rigidità e la resistenza nel piano richieste nonché l'esclusiva rigidità di accoppiamento nel piano e fuori dal piano.
3. Resistenza alla corrosione
Rispetto ai materiali metallici, i materiali in fibra di carbonio hanno una forte resistenza agli acidi e agli alcali.La fibra di carbonio è una struttura microcristallina simile al cristallo di grafite formata mediante grafitizzazione ad alta temperatura di 2000-3000 °C, che ha un'elevata resistenza alla corrosione media, fino al 50% di acido cloridrico, acido solforico o acido fosforico, il modulo elastico, resistenza e diametro rimangono sostanzialmente invariati.
Pertanto, come materiale di rinforzo, la fibra di carbonio ha garanzie sufficienti in termini di resistenza alla corrosione, la diversa resina della matrice in termini di resistenza alla corrosione è diversa.
Come la comune resina epossidica rinforzata con fibra di carbonio, la resina epossidica ha una migliore resistenza agli agenti atmosferici e mantiene comunque bene la sua forza.
4. Anti-fatica
La deformazione di compressione e l'elevato livello di deformazione sono i principali fattori che influenzano le proprietà di fatica dei compositi in fibra di carbonio.Le proprietà di fatica sono solitamente sottoposte a prove di fatica sotto pressione (R=10) e di trazione (r=-1), mentre i materiali metallici sono sottoposti a prove di fatica a trazione sotto pressione (R=0,1).Rispetto alle parti metalliche, in particolare alle parti in lega di alluminio, le parti in fibra di carbonio hanno eccellenti proprietà di fatica.Nel campo dei telai automobilistici e così via, i compositi in fibra di carbonio presentano migliori vantaggi applicativi.Allo stesso tempo, non c’è quasi alcun effetto notch nella fibra di carbonio.La curva SN del test con intaglio è la stessa del test senza intaglio nell'intera vita della maggior parte dei laminati in fibra di carbonio.
5. Recuperabilità
Allo stato attuale, la matrice matura della fibra di carbonio è costituita da resina termoindurente, che è difficile da estrarre e riutilizzare dopo la polimerizzazione e la reticolazione.Pertanto, la difficoltà del recupero della fibra di carbonio è uno dei colli di bottiglia dello sviluppo industriale, nonché un problema tecnico che deve essere risolto urgentemente per un’applicazione su larga scala.Attualmente, la maggior parte dei metodi di riciclaggio in patria e all’estero hanno costi elevati e sono difficili da industrializzare.Walter in fibra di carbonio sta esplorando attivamente soluzioni riciclabili, ha completato una serie di campioni di produzione di prova, l'effetto di recupero è buono, con condizioni di produzione di massa.
Conclusione
Rispetto ai materiali metallici tradizionali, i materiali in fibra di carbonio presentano vantaggi unici in termini di proprietà meccaniche, leggerezza, progettazione e resistenza alla fatica.Tuttavia, la sua efficienza produttiva e il difficile recupero rappresentano ancora i colli di bottiglia della sua ulteriore applicazione.Si ritiene che la fibra di carbonio verrà utilizzata sempre di più insieme all'innovazione della tecnologia e dei processi.
Orario di pubblicazione: 07-lug-2021