Μπορούν οι ίνες άνθρακα να σκουριάσουν;
Οι ίνες άνθρακα είναι χημικά σταθερές, ανθεκτικές στη διάβρωση και δεν σκουριάζουν. Γι' αυτό λειτουργεί καλά σε σκληρά περιβάλλοντα. Όμως ισχυροί οξειδωτικοί παράγοντες, όπως το υπεροξείδιο του υδρογόνου ή το θειικό οξύ, μπορεί να το επηρεάσουν.
Ομοίως, η εποξειδική ρητίνη είναι αδρανής και δεν σκουριάζει ή διαβρώνεται. Ωστόσο, είναι ευαίσθητο στο ηλιακό φως. Έτσι, καλύψτε τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα με φινίρισμα ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία για να αποτρέψετε τη μακροχρόνια ζημιά από το ηλιακό φως.
Αξίζει να σημειωθεί ότι τα σύνθετα υλικά από ανθρακονήματα μπορεί να προκαλέσουν γαλβανική διάβρωση όταν έρχονται σε επαφή με ορισμένα μέταλλα. Αν και δεν θα οδηγήσει σε εμφανή επιφανειακή διάβρωση βραχυπρόθεσμα, τα προϊόντα διάβρωσης αθροίζονται και οδηγούν σε ζημιά με την πάροδο του χρόνου. Ευτυχώς, αυτό χρειάζεται συγκεκριμένες συνθήκες και ορισμένες επικαλύψεις προσφέρουν προστασία.
Μπορούν να σπάσουν οι ίνες άνθρακα;
Η σύντομη απάντηση είναι ναι. Οποιοδήποτε υλικό μπορεί να αποτύχει, αλλά είναι λίγο πιο περίπλοκο από αυτό. Πολλοί παράγοντες, όπως η διαδικασία παραγωγής, ο σχεδιασμός και η χρήση, επηρεάζουν την ανθεκτικότητα.
Για παράδειγμα, μπορεί να δημιουργηθούν κενά και είναι πιο πιθανό να ραγίσει εάν ο κατασκευαστής εφαρμόζει τη ρητίνη άνισα ή δεν χρησιμοποιεί αρκετά. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι μικρές ρωγμές μπορούν να εξαπλωθούν μέχρι να σπάσουν. Ακόμη και μικρές επιπτώσεις μπορεί τελικά να οδηγήσουν σε αποτυχία.
Ο προσανατολισμός των ινών και των στρωμάτων ινών έχει επίσης σημαντική επίδραση στην αντοχή στην κόπωση. Όπως και το είδος της δύναμης που εφαρμόζετε. Οι δυνάμεις συμπίεσης, διάτμησης και τάσης προκαλούν διαφορετικούς τύπους αστοχίας.
Η υφασμένη ίνα σε διάταξη 0 μοιρών έχει μικρότερη αντοχή στη στρέψη από ό,τι στις 45 μοίρες, για παράδειγμα. Οπότε μπορεί να σπάσει αν το στρίψετε.
Η ουσία είναι ότι εάν παραμείνετε κάτω από το κατώφλι φορτίου για ένα συγκεκριμένο μέρος, δεν θα σπάσει εύκολα.
Επίσης, να γνωρίζετε ότι είναι δύσκολο να ανιχνεύσετε σημάδια βλάβης που υποδηλώνουν επικείμενη αποτυχία. Και σε αντίθεση με άλλα υλικά που λυγίζουν ή λυγίζουν, όταν οι ανθρακονήματα αποτυγχάνουν, μπορεί να χαλάσουν θεαματικά και να θρυμματιστούν.
ΣΥΓΓΕΝΕΥΩΝ: Τι είναι οι σφυρηλατημένες ίνες άνθρακα; Ο απόλυτος οδηγός για σφυρήλατα σύνθετα υλικά
Επηρεάζουν οι καιρικές συνθήκες την ανθεκτικότητα των ινών άνθρακα;
Οι ίνες άνθρακα έχουν χαμηλή θερμική διαστολή. Έτσι, το σχήμα, το εμβαδόν, ο όγκος ή η πυκνότητά του δεν αλλάζει πολύ ως απόκριση στις αλλαγές θερμοκρασίας. Αυτό δεν σημαίνει ότι έχει ανοσία στις επιπτώσεις του καιρού μακροπρόθεσμα. Μελέτες διαπίστωσαν ότι συνδυασμοί καιρικών συνθηκών μπορεί να έχουν διακριτές επιπτώσεις στις ανθρακονήματα σε διαφορετικά περιβάλλοντα.
Κύκλοι κατάψυξης-απόψυξης
Το Ίδρυμα Έρευνας Πολιτικών Μηχανικών αναγνώρισε τους κύκλους κατάψυξης-απόψυξης ως πιθανή απειλή για την ανθεκτικότητα των ινών άνθρακα. Επιπλέον, βρήκαν ότι οι συνθήκες παγώματος-απόψυξης υποβαθμίζουν το οπλισμένο σκυρόδεμα με ίνες άνθρακα περισσότερο σε αλμυρό νερό.
Δεν είναι απαραίτητα η ίνα άνθρακα που χάνει την ακεραιότητα, αλλά μάλλον οι μικρορωγμές που σχηματίζονται στη μήτρα και η αποκόλληση ίνας/μήτρας. Και τα αποτελέσματα είναι εν μέρει επειδή η δομική κόλλα δεν είναι τόσο προηγμένη όσο άλλες χρήσεις ανθρακονημάτων.
Τέλος, παρά αυτά τα αποτελέσματα, μια άλλη μελέτη βρήκε το οπλισμένο σκυρόδεμα με ίνες άνθρακα πιο ανθεκτικό από το τυπικό σκυρόδεμα.
Υδροθερμική Γήρανση
Η υγροθερμική γήρανση μπορεί να έχει αντίκτυπο στην ανθεκτικότητα των ανθρακονημάτων σε ορισμένες εφαρμογές, αλλά όχι σε άλλες.
Τι είναι η υγροθερμική γήρανση; Η υγροθερμική γήρανση αναφέρεται σε συνδυασμό θερμότητας και υγρασίας και σε ποια επίδραση έχει σε μια δομή.
Η παρατεταμένη έκθεση σε θερμότητα και υγρασία μπορεί να έχει μικρή επίδραση στην αντοχή στην κάμψη των ινών άνθρακα. Αλλά υπό παρατεταμένο φορτίο και παρουσία αλμυρού νερού, η αντοχή σε εφελκυσμό μειώνεται μεταξύ 7 % και 12 %.
Κύκλοι υγρού-ξηρού
Μια μελέτη δείχνει ότι οι κύκλοι υγρού-στεγνού μπορεί να έχουν σημαντική δυσμενή επίδραση στην αντοχή σε εφελκυσμό. Μετά από 4000 κύκλους υγρού-στεγνώματος, η πιθανότητα αστοχίας αυξάνεται σημαντικά.
Αντίθετα, έχει περιορισμένη επίδραση στην παραμόρφωση των ανθρακονημάτων.
Έκθεση UV και συμπύκνωση
Η υπεριώδης ακτινοβολία και η συμπύκνωση λειτουργούν με συνεργιστικό τρόπο που προκαλεί διάβρωση της εποξειδικής μήτρας, αλλά δεν επηρεάζει τις ίνες άνθρακα. Η εποξειδική διάβρωση μπορεί τελικά να μειώσει την αντοχή σε εφελκυσμό έως και 29 % και να οδηγήσει σε μικρότερη ανθεκτικότητα.
Όπως αναφέρθηκε, ένα φινίρισμα ανθεκτικό στην υπεριώδη ακτινοβολία θα βοηθήσει στην προστασία των σύνθετων ινών άνθρακα.
Συνολικά, οι καιρικές συνθήκες επηρεάζουν τις ίνες άνθρακα. Αλλά τα αποτελέσματα εξαρτώνται από τον τρόπο που το χρησιμοποιείτε. Για παράδειγμα, οι καιρικές συνθήκες έχουν πιο αξιοσημείωτο αντίκτυπο στα κτίρια με ανθρακονήματα από ένα πλαίσιο ποδηλάτου άνθρακα.
Μπορούν οι ίνες άνθρακα να αντέξουν τη θερμότητα;
Οι ίνες άνθρακα αντέχουν τη θερμότητα. Αλλά οι ίνες άνθρακα χρησιμοποιούνται ως επί το πλείστον σε μια μήτρα όπως σκυρόδεμα, πλαστικό ή εποξειδικό, γεγονός που μπορεί να περιορίσει την ανοχή της στη θερμότητα. Με άλλα λόγια, η μήτρα παίζει πιο σημαντικό ρόλο στο εάν ένα τμήμα από ανθρακονήματα μπορεί να αντέξει τη θερμότητα από ότι η ίνα μόνο.
Για παράδειγμα, ορισμένα εποξικά μπορούν να αντέξουν θερμοκρασία έως και 100 μοίρες (212 ℉), ενώ το σύνθετο πλέγμα άνθρακα ενισχυμένο με ίνες άνθρακα μπορεί να ανεχθεί θερμοκρασίες πάνω από 2000 βαθμούς (3632 ℉).
Είναι το Carbon Fiber αλεξίσφαιρο;
Θεωρητικά, οι ίνες άνθρακα θα μπορούσαν να σταματήσουν μια σφαίρα, αλλά το Kevlar® ή άλλες ίνες αραμιδίου έχουν μεγαλύτερη ευελιξία και αντοχή στην κρούση. Επιπλέον, το Kevlar® είναι μια πιο οικονομική επιλογή για αλεξίσφαιρη πανοπλία.
Οι ίνες άνθρακα προσφέρουν υψηλό επίπεδο προστασίας έναντι ορισμένων αντικειμένων. Συχνά θα δείτε οδηγούς αγωνιστικών αυτοκινήτων να το χρησιμοποιούν για προστασία επειδή διασκορπίζει την πρόσκρουση των δυνάμεων. Αλλά όταν πρόκειται για σφαίρες, θα χρειαστείτε πολλά στρώματα για να το σταματήσετε.
Παρακολουθήστε αυτό το βίντεο για να δείτε πώς τα σύνθετα ανθρακονήματα αντιστέκονται στις σφαίρες.
Ωστόσο, οι νανοσωλήνες άνθρακα μπορούν να αντέξουν τις σφαίρες. Οι νανοσωλήνες αποτελούνται από άτομα άνθρακα που συνδέονται σε επαναλαμβανόμενα εξαγωνικά σχέδια για να δημιουργήσουν έναν κοίλο κύλινδρο. Αυτοί οι νανοσωλήνες μπορούν να απορροφήσουν την ενέργεια από τους βαλλιστικούς πυραύλους καλύτερα από τις ίνες άνθρακα και, σε ορισμένες περιπτώσεις, ακόμη και από το Kevlar®.
Στην πιο βασική του μορφή, η ίνα άνθρακα είναι ο γραφίτης άνθρακα, ο οποίος θα διαρκέσει σχεδόν για πάντα. Το υλικό τυπικά δεν είναι φωτοδιασπώμενο ή βιοαποικοδομήσιμο. Ωστόσο, ορισμένοι παράγοντες επηρεάζουν την αντοχή του, όπως η μήτρα του. Επιπλέον, η έντονη χρήση σύνθετων υλικών και περιβαλλοντικών παραγόντων θα μπορούσε να επηρεάσει την αντοχή και τις πιθανές εφαρμογές του. Γενικά, οι επιστήμονες προβλέπουν ότι τα εξαρτήματα από ανθρακονήματα θα διαρκέσουν πάνω από 50 χρόνια.
