Sự khác biệt chính giữa sợi carbon và thép là gì?

Nhờ đặc tính của độ bền cụ thể cao và mô đun cụ thể cao, sợi carbon được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng. Đôi khi người ta so sánh sợi carbon với thép kim loại. Khi so sánh sợi carbon và thép kim loại, không khó để thấy rằng cả sợi carbon và thép đều có hiệu suất vượt trội trong các ứng dụng cụ thể. Nhưng nếu bạn muốn hiểu vật liệu nào tốt hơn, bạn cần biết sự khác biệt chính giữa sợi carbon và thép. Bài viết này sẽ đưa bạn một cái nhìn ngắn gọn về các tính năng và sự khác biệt chính giữa sợi carbon và thép.

Sự khác biệt chính giữa sợi carbon và thép

Thép và sợi carbon là phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp và hàng ngày, cả hai đều được biết đến với sức mạnh và độ bền vượt trội. Trong các ứng dụng hàng ngày, cả thép và sợi carbon đều là những vật liệu đáng tin cậy có thể chịu được sự hao mòn lâu dài. Tất nhiên, có một số khác biệt đáng kể giữa hai. Chủ yếu thể hiện ở một số mặt sau:

01. Sức mạnh

Trong khi thép thường được coi là vật liệu tiêu chuẩn trong môi trường xây dựng và công nghiệp, sợi carbon thực sự mạnh hơn nhiều so với thép về tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng. Khi áp dụng, sức mạnh được xác định bởi khả năng chống biến dạng hoặc mô đun đàn hồi của vật liệu. Cả sợi carbon và thép đều có mô đun đàn hồi cao hơn 200 gigapascal (GPa), vì vậy cả hai vật liệu đều rất cứng và lý tưởng cho nhiều ứng dụng ở các khu vực căng thẳng cao.

Vì mô đun đàn hồi của sợi carbon và thép là tương tự, làm thế nào để nói rằng sợi carbon mạnh hơn?

Đó là một điểm tuyệt vời và nó dẫn chúng ta đến tính năng tiếp theo...

02. Trọng lượng

Mặc dù cả sợi carbon và thép đều có khả năng chống biến dạng mạnh mẽ, nhưng mật độ của thép cao hơn nhiều so với sợi carbon. Nói chung, sợi carbon chỉ nặng khoảng một phần năm trọng lượng của thép, có nghĩa là sợi carbon mạnh hơn khoảng năm lần so với thép với cùng trọng lượng.

Do tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng vượt trội (sức mạnh cụ thể), sợi carbon là lựa chọn hàng đầu cho một số ứng dụng nhất định phải giữ trọng lượng ở mức tối thiểu (ví dụ: hàng không vũ trụ, hàng thể thao, v.v.).

03. Chống ăn mòn

Nhựa epoxy cứng có thể phản ứng với ánh sáng mặt trời và các yếu tố khác, nhưng bản thân sợi carbon được làm từ vật liệu ổn định về mặt hóa học, chống ăn mòn và lý tưởng cho các ứng dụng trong môi trường khắc nghiệt.

Mặt khác, thép cực kỳ dễ bị oxy hóa khi tiếp xúc với độ ẩm trong khí quyển (mặc dù một số thép hợp kim có khả năng chống ăn mòn tốt hơn), vì vậy sợi carbon chắc chắn vượt trội hơn về khả năng chống ăn mòn.

04. Chi phí

Thép thường là vật liệu hiệu quả về chi phí hơn sợi carbon. Ngược lại, có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chi phí sợi carbon, chủ yếu bao gồm chi phí quy trình sản xuất, chi phí lao động lành nghề và chi phí vật liệu. Do đó, sản xuất sợi carbon là một quá trình rất tốn thời gian, nhưng cuối cùng nó cũng đáng giá. Mặc dù các thành phần sợi carbon có thể tốn kém hơn một chút, nhưng chúng mạnh hơn, nhẹ hơn và bền hơn các thành phần thép.

Tóm lại, cả thép và sợi carbon đều rất mạnh và tùy thuộc vào mục đích sử dụng, chúng có cấu trúc bền. Cả hai đều có thế mạnh và vị trí riêng trong môi trường công nghiệp và có thể nói rằng sợi carbon sẽ không sớm thay thế thép.