Hiilikuitukomposiitteja käytetään laajasti ilmailuteollisuudessa, autoteollisuudessa, rautatiekuljetuksissa ja muilla aloilla niiden erinomaisten mekaanisten ominaisuuksien ja kemiallisen korroosionkestävyyden ansiosta. Niiden korkean lämpötilan kestävyys on kuitenkin yksi tärkeistä tekijöistä, jotka määräävät niiden käyttöalueen. Tämä artikkeli tutkii hiilikuitukomposiittien korkean lämpötilan kestävyyden rajaa.
Itse hiilikuidun korkean lämpötilan kestävyys
Hiilikuidulla itsessään on erinomainen korkeiden lämpötilojen kestävyys. Teorian mukaan hiilikuitu kestää korkeita lämpötiloja jopa 2600 asteeseen. Hiilikuitua ei kuitenkaan yleensä käytetä yksinään, vaan siihen yhdistetään materiaaleja, kuten hartsia, valmiiden tuotteiden valmistamiseksi. Tämän komposiittimateriaalin korkean lämpötilan kestävyyteen vaikuttaa käytetyn hartsin tyyppi.
Hiilikuitukomposiittien korkean lämpötilan kestävyys
Epoksihartsikomposiitit
Epoksihartsi on yksi yleisimmin käytetyistä hartseista hiilikuitukomposiiteissa. Epoksihartsilla on kuitenkin suhteellisen huono korkeiden lämpötilojen kestävyys, ja se yleensä hapettuu ja hajoaa 180-200 asteessa. Siksi epoksihartsipohjaisten hiilikuitukomposiittien korkean lämpötilan kestävyys on yleensä 100-150 astetta.
Termoplastiset hartsikomposiitit
Epoksihartsiin verrattuna termoplastiset hartsit (kuten polyfenyleenisulfidi ja polyeetteriketoni) kestävät paremmin korkeita lämpötiloja. Näillä hartseilla valmistetut hiilikuitukomposiitit kestävät 200-250 asteen lämpötiloja.
Keraamipohjaiset komposiitit
Kaikista hiilikuitukomposiiteista keraamipohjaisilla komposiiteilla on vahvin korkeiden lämpötilojen kestävyys. Nämä materiaalit voivat pysyä vakaina jopa 1500 asteen lämpötiloissa ja soveltuvat sovelluksiin äärimmäisissä ympäristöissä, kuten lentokoneiden tai rakettimoottorien osissa.
Johtopäätös
Hiilikuitukomposiittien korkeiden lämpötilojen kestävyysraja riippuu pääasiassa käytetyn hartsin tyypistä. Epoksipohjaisilla komposiiteilla on huono korkeiden lämpötilojen kestävyys, kun taas kestomuovihartseilla ja keraamipohjaisilla komposiiteilla on parempi korkean lämpötilan kestävyys. Näiden ominaisuuksien ymmärtäminen on välttämätöntä oikean hiilikuitukomposiitin valinnassa tiettyyn käyttötarkoitukseen.
