Каковы основные различия между углеродным волокном и сталью?

Благодаря характеристикам высокой удельной прочности и высокой удельной модульности углеродные волокна широко используются во многих областях применения. Иногда люди сравнивают углеволокно с металлической сталью. При сравнении углеродного волокна и металлической стали нетрудно увидеть, что как углеволокно, так и сталь имеют свойства, которые обеспечивают несопоставимые характеристики в конкретных областях применения. Но если вы хотите понять, какой материал лучше, вы должны знать ключевое различие между углеродным волокном и стали. Эта статья кратко ознакомит вас с характеристиками и основными различиями между углеродным волокном и стали.

Основное различие между углеродным волокном и стали

Как сталь, так и углеволокно широко распространены в промышленности и повседневной применения, и оба они в первую очередь известны своей повышенной прочностью и долговечностью. В повседневных применениях, как сталь, так и углеволокно являются надежными материалами, которые могут выдерживать длительный износ. Но, конечно, между ними есть некоторые заметные различия. В основном отражены в следующих аспектах:

01. Сила в руках

Хотя сталь часто считается стандартным материалом в строительстве и промышленности, углеволокно на самом деле гораздо сильнее стали с точки зрения соотношения силы к весу. Прочность определяется устойчивостью материала к деформации или модулю эластичности. Как углеволокно, так и сталь имеют эластичный модуль свыше 200 гигапаскалов (GPa), поэтому оба материала очень жесткие и идеально подходят для многих применений в районах высокого напряжения.

Поскольку углеволокно и сталь имеют похожие эластичные модули, как можно сказать, что углеволокно сильнее?

Это отличный момент, который приводит нас к следующей функции...

02. Вес (кг)

Хотя углеволокно и сталь имеют высокую устойчивость к деформации, плотность стали намного выше, чем плотность углеволокна. Вообще говоря, вес углеродного волокна составляет лишь около одной пятой от веса стали, то есть, при таком же весе углеродного волокна прочность примерно в пять раз выше, чем у стали.

Из-за своего непререкаемого соотношения силы и веса (удельная прочность) углеволокно является первым выбором для некоторых областей применения, где вес должен быть минимальным (например, аэрокосмическая промышленность, спортивные товары и т.д.).

03. Стойкость к коррозии

Очищенная эпоксида может реагировать на солнечный свет и другие элементы, но углеродное волокно само по себе изготовлено из химически стабильного материала и устойчиво к коррозии, что делает его идеальным для применения в суровых условиях.

Сталь, с другой стороны, чрезвычайно подвержена окислению при воздействии атмосферной влаги (хотя некоторые легированные стали имеют лучшую коррозионную стойкость), поэтому углеволокно, несомненно, выше с точки зрения коррозионной устойчивости.

04. Расходы по проекту

Сталь, как правило, является более затратоэффективным материалом, чем углеволокно. В отличие от этого, существует много факторов, влияющих на стоимость углеродного волокна, главным образом, включая стоимость производственного процесса, стоимость квалифицированной рабочей силы и стоимость материалов. Производство углеродного волокна занимает очень много времени, но оно того стоит. Хотя компоненты углеродного волокна могут стоить чуть больше, они прочнее, легче и долговечны, чем стальные компоненты.

Подводя итог, можно сказать, что как сталь, так и углеродистые волокна очень сильны, и в зависимости от того, для чего они используются, их конструкция долговечна. Оба имеют свои сильные стороны и позиции в промышленных условиях, и можно с уверенностью сказать, что углеволокно не заменит сталь в ближайшее время.