Jaka jest twardość włókna węglowego w porównaniu do stali? Czy włókno węglowe jest podatne na łatwe pękanie?
Szerokie uznanie włókna węglowego od jego początkowych zastosowań do dnia dzisiejszego wynika w dużej mierze z jego zalet wysokiej wydajności, w szczególności jego lekkości. W wielu branżach włókno węglowe jest preferowane ze względu na swoją wytrzymałość i trwałość. Jak wytrzymałe jest włókno węglowe i czy jest podatne na łatwe pękanie? Ile razy twardsze jest włókno węglowe w porównaniu do stali?
Włókno węglowe jest osiem razy twardsze od stali pod względem wytrzymałości. Jest to materiał włóknisty o wysokiej zawartości węgla, ponad 95%. Ma wytrzymałość na rozciąganie do 3500 MPa i moduł sprężystości przy rozciąganiu 250 GPa, wykazując wyższą wytrzymałość w porównaniu ze zwykłą stalą. Ta wysoka wytrzymałość jest kluczowym powodem, dla którego włókno węglowe może zastąpić tradycyjną stal w wielu dziedzinach.
Jeśli chodzi o łatwość łamania, włókna węglowe, zwłaszcza pojedyncze włókna, mogą łatwo pękać, ponieważ są znacznie cieńsze od ludzkich włosów. Jednak stalowe pasma o podobnej wielkości również łatwo pękają. Wysoka wytrzymałość osiowa włókien węglowych sprawia, że są one podatne na pękanie pod wpływem sił bocznych, co przyczynia się do postrzegania włókna węglowego jako podatnego na pękanie.
W produktach z włókna węglowego tysiące ciągłych włókien węglowych jest łączonych przy użyciu materiału matrycy żywicznej i układanych pod różnymi kątami, aby uzyskać wysoki moduł zginania. Jeśli te produkty zostaną poddane obciążeniom przekraczającym ich standardowe limity, może to doprowadzić do częściowego pęknięcia włókien węglowych zamiast całkowitej awarii. Ta właściwość jest powodem, dla którego produkty z włókna węglowego są stosowane w zastosowaniach pochłaniania energii zderzeń samochodowych.
