Какова твердость углеродного волокна по сравнению со сталью? Легко ли углеродное волокно ломается?
Широкое признание углеродного волокна с момента его первоначального применения и до наших дней во многом обусловлено его высокими эксплуатационными преимуществами, в частности, его легкими свойствами. Во многих отраслях промышленности углеродное волокно предпочитают за его прочность и долговечность. Насколько прочно углеродное волокно и склонно ли оно к легкому разрыву? Во сколько раз углеродное волокно прочнее стали?
Углеродное волокно в восемь раз прочнее стали с точки зрения прочности. Это волокнистый материал с высоким содержанием углерода более 95%. Он имеет предел прочности на разрыв до 3500 МПа и модуль упругости на растяжение 250 ГПа, демонстрируя превосходные прочностные характеристики по сравнению с обычной сталью. Эта высокая прочность является важнейшей причиной, по которой углеродное волокно может заменить традиционную сталь во многих областях.
Что касается легкости разрыва, нити углеродного волокна, особенно отдельные волокна, могут легко ломаться, поскольку они намного тоньше человеческого волоса. Однако стальные нити аналогичного размера также легко ломаются. Высокая осевая прочность нитей углеродного волокна делает их восприимчивыми к разрыву под действием боковых сил, что способствует восприятию того, что углеродное волокно склонно к разрыву.
В изделиях из углеродного волокна тысячи непрерывных углеродных волокон объединяются с использованием смоляного матричного материала и укладываются под разными углами для достижения высокого модуля изгиба. Если эти изделия подвергаются нагрузкам, превышающим их стандартные пределы, это может привести к частичному разрыву нитей углеродного волокна вместо полного разрушения. Это свойство является причиной того, что изделия из углеродного волокна используются в приложениях по поглощению энергии при столкновении автомобилей.
