Může uhlíková vlákna rezavět?
Uhlíkové vlákno je chemicky stabilní, odolné proti korozi a nerezaví. To je důvod, proč funguje dobře v drsném prostředí. Ale mohou to ovlivnit silná oxidační činidla, jako je peroxid vodíku nebo kyselina sírová.
Stejně tak je epoxidová pryskyřice inertní a nekoroduje ani nekoroduje. Je však citlivý na sluneční záření. Zakryjte tedy kompozity z uhlíkových vláken povrchovou úpravou odolnou vůči UV záření, abyste předešli dlouhodobému poškození slunečním zářením.
Stojí za zmínku, že kompozity z uhlíkových vláken mohou při kontaktu s některými kovy způsobit galvanickou korozi. I když to v krátkodobém horizontu nepovede ke zjevné povrchové korozi, korozní produkty se sčítají a časem vedou k poškození. Naštěstí to vyžaduje specifické podmínky a některé nátěry nabízejí ochranu.
Může uhlíkové vlákno prasknout?
Krátká odpověď je ano. Jakýkoli materiál může selhat, ale je to o něco složitější. Trvanlivost ovlivňuje mnoho faktorů, jako je výrobní proces, design a použití.
Mohou se například tvořit mezery a je pravděpodobnější, že praskne, pokud výrobce nanese pryskyřici nerovnoměrně nebo ji nepoužije dostatečné množství. Postupem času se tyto malé praskliny mohou šířit, až praskne. I malé nárazy mohou nakonec vést k selhání.
Orientace vláken a vrstev vláken má také významný vliv na odolnost proti únavě. Stejně jako druh síly, kterou aplikujete. Tlakové, smykové a tahové síly způsobují různé typy porušení.
Tkané vlákno v uspořádání 0 stupňů má menší torzní pevnost než například při 45 stupních. Může se tedy zlomit, pokud jej zkroutíte.
Pointa je, že pokud zůstanete pod prahem zatížení pro konkrétní součást, nebude se snadno zlomit.
Uvědomte si také, že je obtížné odhalit známky poškození, které naznačují hrozící selhání. A na rozdíl od jiných materiálů, které se ohýbají nebo prohýbají, když uhlíkové vlákno selže, může selhat a rozbít se.
SOUVISEJÍCÍ: Co je kované uhlíkové vlákno? Nejlepší průvodce kovanými kompozity
Ovlivňují povětrnostní podmínky životnost uhlíkových vláken?
Uhlíkové vlákno má nízkou tepelnou roztažnost. Jeho tvar, plocha, objem nebo hustota se tedy v reakci na změny teploty příliš nemění. To neznamená, že je dlouhodobě imunní vůči vlivům počasí. Studie zjistily, že kombinace povětrnostních podmínek může mít zřetelný vliv na uhlíková vlákna v různých prostředích.
Cykly zmrazování a rozmrazování
Civil Engineering Research Foundation identifikovala cykly zmrazování a rozmrazování jako možnou hrozbu pro trvanlivost uhlíkových vláken. Navíc zjistili, že podmínky mrazu a tání degradují beton vyztužený uhlíkovými vlákny více ve slané vodě.
Není to nutně uhlíkové vlákno, které ztrácí integritu, ale spíše se tvoří mikrotrhliny v matrici a oddělování vláken/matrice. A účinky jsou částečně proto, že strukturální lepidlo není tak pokročilé jako jiná použití uhlíkových vláken.
A konečně, navzdory těmto účinkům další studie zjistila, že beton vyztužený uhlíkovými vlákny je odolnější než standardní beton.
Hygrotermální stárnutí
Hygrotermální stárnutí může mít dopad na trvanlivost uhlíkových vláken v některých aplikacích, ale ne v jiných.
Co je hygrotermální stárnutí? Hygrotermální stárnutí se týká kombinace tepla a vlhkosti a toho, jaký vliv má na strukturu.
Dlouhodobé vystavení teplu a vlhkosti může mít malý vliv na pevnost uhlíkových vláken v ohybu. Ale při trvalém zatížení a v přítomnosti slané vody se pevnost v tahu snižuje mezi 7 % a 12 %.
Mokré-suché cykly
Jedna studie ukazuje, že cykly mokro-sušení mohou mít významný nepříznivý dopad na pevnost v tahu. Po 4000 cyklech mokro-sušení se pravděpodobnost selhání výrazně zvyšuje.
Na rozdíl od toho má omezený vliv na deformaci uhlíkových vláken.
UV expozice a kondenzace
UV záření a kondenzace působí synergickým způsobem, který způsobuje erozi epoxidové matrice, ale neovlivňuje uhlíková vlákna. Eroze epoxidu může v konečném důsledku snížit pevnost v tahu až o 29 % a vést ke snížení trvanlivosti.
Jak již bylo zmíněno, povrchová úprava odolná vůči UV záření pomůže chránit kompozity z uhlíkových vláken.
Celkově povětrnostní podmínky ovlivňují uhlíková vlákna. Účinky však závisí na způsobu použití. Například povětrnostní podmínky mají výraznější dopad na budovy s uhlíkovými vlákny než karbonový rám kola.
Dokáže uhlíkové vlákno odolat horku?
Uhlíková vlákna snesou teplo. Uhlíková vlákna se však většinou používají v matrici, jako je beton, plast nebo epoxid, což může omezit její tepelnou toleranci. Jinými slovy, matrice hraje významnější roli v tom, zda část z uhlíkových vláken odolá teplu, než samotné vlákno.
Například některé epoxidy mohou odolat teplotě až 100 stupňů (212 ℉), zatímco kompozit s uhlíkovou matricí vyztužený uhlíkovými vlákny může tolerovat teploty nad 2000 stupňů (3632 ℉).
Je uhlíková vlákna neprůstřelná?
Teoreticky by uhlíkové vlákno mohlo zastavit kulku, ale Kevlar® nebo jiné aramidové vlákno má větší pružnost a odolnost proti nárazu. Kromě toho je Kevlar® cenově výhodnější variantou neprůstřelného brnění.
Karbonové vlákno nabízí vysokou úroveň ochrany proti některým předmětům. Často uvidíte, že jej řidiči závodních aut používají k ochraně, protože rozptyluje dopad sil. Ale pokud jde o kulky, budete potřebovat mnoho vrstev, abyste to zastavili.
Podívejte se na toto video, abyste viděli, jak si kompozit z uhlíkových vláken stojí proti střelám.
Uhlíkové nanotrubice však kulkám vydrží. Nanotrubice se skládají z atomů uhlíku spojených do opakujících se šestiúhelníkových vzorů, aby vytvořily dutý válec. Tyto nanotrubice mohou absorbovat energii z balistických střel lépe než uhlíková vlákna a v některých případech dokonce i Kevlar®.
Ve své nejzákladnější formě je uhlíkové vlákno uhlíkový grafit, který vydrží prakticky navždy. Materiál obvykle není fotodegradovatelný ani biologicky rozložitelný. Některé faktory však ovlivňují jeho trvanlivost, jako je jeho matrice. Intenzivní používání kompozitů a environmentální faktory by navíc mohly ovlivnit jejich trvanlivost a potenciální aplikace. Obecně vědci předpokládají, že díly z uhlíkových vláken vydrží déle než 50 let.
