ألياف كربونيه مركبات البوليمر المقواة (CFRP) هي مواد خفيفة الوزن وقوية تستخدم في تصنيع العديد من المنتجات المستخدمة في حياتنا اليومية. هو مصطلح يستخدم لوصف مقوى بالألياف مادة مركبة يستخدم ألياف الكربون كمكون هيكلي أساسي. وتجدر الإشارة إلى أن الحرف "P" في مادة CFRP يمكن أن يشير أيضًا إلى "البلاستيك" بدلاً من "البوليمر".
بشكل عام ، تستخدم مركبات CFRP راتنجات بالحرارة مثل الايبوكسي ، البوليستر ، أو استر الفينيل. برغم من الراتنجات البلاستيكية الحرارية يتم استخدامها في مركبات CFRP ، غالبًا ما تستخدم "مركبات الكربون الحرارية المدعمة بألياف الكربون" بالاسم المختصر الخاص بها ، مركبات CFRTP.
عند العمل مع المركبات أو في صناعة المركبات ، من المهم فهم المصطلحات والمختصرات. الأهم من ذلك ، أنه من الضروري فهم خصائص مركبات FRP وقدرات التعزيزات المختلفة مثل ألياف الكربون.
خصائص مركبات CFRP
المواد المركبة ، المقواة بألياف الكربون ، تختلف عن المركبات الأخرى FRP باستخدام المواد التقليدية مثل الألياف الزجاجية أو ألياف الأراميد. تتضمن خصائص مركبات CFRP المفيدة ما يلي:
وزن خفيف: تقليدي عزز الألياف الزجاجية مركب باستخدام الألياف الزجاجية المستمرة بألياف من 70 ٪ من الزجاج (وزن الزجاج / الوزن الإجمالي) ، عادة ما تكون كثافة .065 رطل لكل بوصة مكعبة.
في هذه الأثناء ، قد يكون مركب CFRP ، بنفس وزن الألياف 70 ٪ ، عادة بكثافة 0.055 رطل لكل بوصة مكعبة.
زيادة القوة: ليس فقط مركبات ألياف الكربون أخف وزنا ، ولكن مركبات CFRP أقوى بكثير وأكثر صلابة لكل وحدة وزن. هذا صحيح عند مقارنة مركبات ألياف الكربون بالألياف الزجاجية ، ولكن أكثر من ذلك عند المقارنة بالمعادن.
على سبيل المثال ، هناك قاعدة جيدة عند مقارنة الصلب بمركبات CFRP وهي أن بنية ألياف الكربون ذات القوة المتساوية ستزن غالبًا 1 / خامس هيكل الفولاذ. يمكنك أن تتخيل لماذا تحقق شركات السيارات في استخدام ألياف الكربون بدلاً من الفولاذ.
عند مقارنة مركبات CFRP بالألمنيوم ، وهو أحد أخف المعادن المستخدمة ، يكون الافتراض القياسي هو أن هيكل ألومنيوم ذو قوة متساوية من المرجح أن يزن 1.5 مرة من ألياف الكربون بناء.
بالطبع ، هناك العديد من المتغيرات التي يمكن أن تغير هذه المقارنة. يمكن أن تكون درجة ونوعية المواد مختلفة ، ومع المركبات عملية التصنيعوهندسة الألياف ، والجودة يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار.
مساوئ مركبات CFRP
كلفة: على الرغم من مادة مذهلة ، هناك سبب لعدم استخدام ألياف الكربون في كل تطبيق واحد. في الوقت الحالي ، تعد مركبات CFRP باهظة التكلفة في كثير من الحالات. اعتمادًا على ظروف السوق الحالية (العرض والطلب) ، نوع ألياف الكربون (الفضاء مقابل الصف التجاري) ، وحجم سحب الألياف ، يمكن أن يختلف سعر ألياف الكربون بشكل كبير.
يمكن أن تكون ألياف الكربون الخام على أساس سعر الجنيه في أي مكان بين 5 مرات إلى 25 مرة أكثر تكلفة من الألياف الزجاجية. هذا التفاوت أكبر عند مقارنة الصلب بمركبات CFRP.
التوصيل: يمكن أن يكون ذلك ميزة لمركبات ألياف الكربون ، أو عيبًا اعتمادًا على التطبيق. ألياف الكربون موصلة للغاية ، بينما الألياف الزجاجية عازلة. كثير تستخدم التطبيقات الألياف الزجاجية، ولا يمكن استخدام ألياف الكربون أو المعدن ، بسبب الموصلية.
على سبيل المثال ، في صناعة المرافق ، هناك حاجة إلى العديد من المنتجات لاستخدام الألياف الزجاجية. كما أنها أحد أسباب استخدام السلالم للألياف الزجاجية كقضبان سلم. إذا كان سلم الألياف الزجاجية على اتصال مع خط الكهرباء ، فإن فرص الصعق بالكهرباء أقل بكثير. لن يكون هذا هو الحال مع سلم CFRP.
على الرغم من أن تكلفة مركبات CFRP لا تزال مرتفعة ، إلا أن التطورات التكنولوجية الجديدة في التصنيع مستمرة للسماح بمنتجات أكثر فعالية من حيث التكلفة. نأمل ، في حياتنا ، أن نتمكن من رؤية ألياف الكربون منخفضة التكلفة المستخدمة في مجموعة واسعة من التطبيقات الاستهلاكية والصناعية والسيارات.