炭素繊維とスチールの主な違いは何ですか?

炭素繊維は、高い比強度と高い比弾性率の特性を活かして、多くの用途で広く使用されています。炭素繊維を金属鋼にたとえる人もいます。炭素繊維と金属鋼を比較すると、炭素繊維と鋼の両方が特定の用途で比類のない性能を発揮する特性を持っていることがわかります。しかし、どちらの素材が優れているかを理解するには、炭素繊維と鋼の重要な違いを知る必要があります。この記事では、炭素繊維とスチールの特徴と主な違いについて簡単に説明します。

炭素繊維と鋼の主な違い

鋼と炭素繊維はどちらも産業用および日常的な用途で一般的であり、どちらも主に優れた強度と耐久性で知られています。日常的な用途では、スチールと炭素繊維の両方が長期の摩耗に耐える信頼性の高い材料です。しかし、もちろん、両者の間にはいくつかの顕著な違いがあります。主に以下の点に反映されている。

01. 力

鋼は、建築や産業の現場では標準的な材料と考えられていますが、炭素繊維は、実際には強度/重量比の点で鋼よりもはるかに強いです。適用されるとき、強度は、材料の変形に対する抵抗性、または弾性率によって定義されます。炭素繊維も鋼も200ギガパスカル(gpa)を超える弾性率を持っているため、どちらの材料も非常に硬く、高応力領域での多くの用途に最適です。

炭素繊維と鋼は弾性率が似ているので、炭素繊維の方が強いとはどういうことでしょうか。

これは、次の特徴につながる優れたポイントです。

02. 体重

炭素繊維も鋼も変形に強いが、鋼の密度は炭素繊維よりはるかに高い。一般的に炭素繊維の重さは鋼鉄の5分の1程度であるため、同じ重さでも強度は鋼鉄の5倍程度になる。

比類のない強度重量比(比強度)のため、炭素繊維は重量を最小限に抑えなければならないいくつかの用途(航空宇宙、スポーツ用品など)では第一の選択肢です。

03. 耐食性

硬化型エポキシは太陽光などに反応しますが、炭素繊維自体が化学的に安定した素材であり、腐食にも強いため、過酷な環境での使用に最適です。

一方、鋼は大気中の水分にさらされると酸化されやすく(一部の合金鋼は耐食性が優れていますが)、炭素繊維は耐食性の点で間違いなく優れています。

04. コスト

鋼鉄は一般に炭素繊維よりも費用対効果の高い材料である。これに対して、炭素繊維のコストに影響を与える多くの要素があり、主に製造工程コスト、熟練労働コスト、材料コストなどが含まれます。そのため、炭素繊維の製造は非常に時間のかかるプロセスですが、最終的には価値があります。炭素繊維部品はわずかに高価ですが、鋼部品よりも強く、軽く、耐久性があります。

つまり、鋼と炭素繊維はどちらも非常に強く、用途によっては耐久性があります。両者はそれぞれの強みと産業の現場での立場を持っており、炭素繊維がすぐに鉄鋼に取って代わることはないと言っても過言ではありません。