Jaké jsou klíčové rozdíly mezi uhlíkovými vlákny a ocelí?

Těží z vlastností vysoké specifické pevnosti a vysokého specifického modulu, uhlíková vlákna byla široce používána v mnoha aplikacích. Někdy lidé srovnávají uhlíková vlákna s kovovou ocelí. Při srovnání uhlíkových vláken a kovové oceli není obtížné vidět, že uhlíková vlákna i ocel mají vlastnosti, které poskytují bezkonkurenční výkon v konkrétních aplikacích. Ale pokud chcete pochopit, který materiál je lepší, musíte znát klíčový rozdíl mezi uhlíkovými vlákny a ocelí. Tento článek vás stručně seznámí s vlastnostmi a hlavními rozdíly mezi uhlíkovými vlákny a ocelí.

Hlavní rozdíl mezi uhlíkovými vlákny a ocelí

Ocelová i uhlíková vlákna jsou běžné v průmyslových i každodenních aplikacích a oba jsou známé především svou vynikající pevností a trvanlivostí. V každodenních aplikacích jsou ocelová i uhlíková vlákna spolehlivými materiály, které odolávají dlouhodobému opotřebení. Ale samozřejmě existují některé pozoruhodné rozdíly mezi těmito dvěma. Odrážejí se hlavně v následujících aspektech:

01. Pevnost

Zatímco ocel je často považována za standardní materiál ve stavebnictví a průmyslovém prostředí, uhlíková vlákna jsou ve skutečnosti mnohem silnější než ocel, pokud jde o poměr pevnosti k hmotnosti. Při aplikaci je pevnost definována odolností materiálu vůči deformaci nebo modulem pružnosti. Jak uhlíková vlákna, tak ocel mají pružné moduly nad 200 gigapascaly (GPa), takže oba materiály jsou velmi tuhé a ideální pro mnoho aplikací v oblastech s vysokým namáháním.

Vzhledem k tomu, že uhlíková vlákna a ocel mají podobné elastické moduly, jak lze říci, že uhlíková vlákna jsou silnější?

To je vynikající bod, který nás vede k další funkci...

02. Hmotnost

Ačkoli jak uhlíková vlákna, tak ocel mají silnou odolnost proti deformaci, hustota oceli je mnohem vyšší než uhlíková vlákna. Obecně řečeno, hmotnost uhlíkových vláken je pouze asi jedna pětina hmotnosti oceli, to znamená, že při stejné hmotnosti uhlíkových vláken Pevnost je asi pětkrát větší než ocel.

Díky svému bezkonkurenčnímu poměru pevnosti k hmotnosti (specifická pevnost) je uhlíková vlákna první volbou pro některé aplikace, kde je nutné udržet hmotnost na minimum (např. letecký průmysl, sportovní potřeby apod.).

03. odolnost proti korozi

Vytvrzený epoxid může reagovat na sluneční světlo a další prvky, ale samotné uhlíkové vlákno je vyrobeno z chemicky stabilního materiálu a je odolné vůči korozi, takže je ideální pro aplikace v náročném prostředí.

Ocel je na druhou stranu extrémně náchylná k oxidaci při vystavení atmosférické vlhkosti (i když některé legované oceli mají lepší odolnost proti korozi), takže uhlíkové vlákno je nepochybně lepší z hlediska odolnosti proti korozi.

04. Náklady

Ocel je obecně cenově efektivnější materiál než uhlíková vlákna. Naproti tomu existuje mnoho faktorů ovlivňujících náklady na uhlíková vlákna, zejména včetně nákladů na výrobní proces, nákladů na kvalifikovanou pracovní sílu a nákladů na materiály. Výroba uhlíkových vláken je tedy časově náročný proces, ale nakonec to stojí za to. Zatímco komponenty z uhlíkových vláken mohou stát o něco více, jsou silnější, lehčí a mnohem odolnější než ocelové komponenty.

Stručně řečeno, ocelová i uhlíková vlákna jsou velmi pevná a v závislosti na tom, k čemu se používají, je jejich konstrukce odolná. Oba mají své vlastní silné stránky a pozice v průmyslovém prostředí a lze s jistotou říci, že uhlíková vlákna ocel v brzké době nenahrazí.