Voiko hiilikuitu ruostua?
Hiilikuitu on kemiallisesti vakaata, korroosionkestävää eikä ruostu. Siksi se toimii hyvin ankarissa ympäristöissä. Mutta vahvat hapettimet, kuten vetyperoksidi tai rikkihappo, voivat vaikuttaa siihen.
Samoin epoksihartsi on inerttiä eikä ruostu tai syöpy. Se on kuitenkin herkkä auringonvalolle. Peitä siis hiilikuitukomposiitit UV-kestävällä viimeistelyllä estääksesi auringonvalon pitkäaikaiset vauriot.
On syytä huomata, että hiilikuitukomposiitit voivat aiheuttaa galvaanista korroosiota joutuessaan kosketuksiin joidenkin metallien kanssa. Vaikka se ei johda ilmeiseen pintakorroosioon lyhyellä aikavälillä, korroosiotuotteet lisääntyvät ja johtavat vaurioihin ajan myötä. Onneksi tämä vaatii erityisiä olosuhteita, ja jotkut pinnoitteet tarjoavat suojaa.
Voiko hiilikuitu rikkoutua?
Lyhyt vastaus on kyllä. Mikä tahansa materiaali voi epäonnistua, mutta se on hieman monimutkaisempi. Monet tekijät, kuten tuotantoprosessi, suunnittelu ja käyttö, vaikuttavat kestävyyteen.
Esimerkiksi rakoja voi muodostua ja se halkeilee todennäköisemmin, jos valmistaja levittää hartsia epätasaisesti tai ei käytä tarpeeksi. Ajan myötä nämä pienet halkeamat voivat levitä, kunnes se rikkoutuu. Pienetkin vaikutukset voivat lopulta johtaa epäonnistumiseen.
Kuitujen ja kuitukerrosten orientaatiolla on myös merkittävä vaikutus väsymiskestävyyteen. Kuten myös käyttämäsi voiman tyyppi. Puristus-, leikkaus- ja vetovoimat aiheuttavat erilaisia vikoja.
Kudotulla kuidulla on 0 asteen kokoonpanossa pienempi vääntölujuus kuin esimerkiksi 45 asteessa. Joten se voi rikkoutua, jos käännät sitä.
Tärkeintä on, että jos pysyt tietyn osan kuormitusrajan alapuolella, se ei hajoa helposti.
Muista myös, että on vaikea havaita merkkejä vaurioista, jotka viittaavat välittömään vikaan. Ja toisin kuin muut taipuvat tai taipuvat materiaalit, hiilikuidun vaurioituessa se voi rikkoutua näyttävästi ja särkyä.
LIITTYVÄT: Mikä on taottu hiilikuitu? Lopullinen opas taottuihin komposiitteihin
Vaikuttavatko sääolosuhteet hiilikuidun kestävyyteen?
Hiilikuidulla on alhainen lämpölaajeneminen. Joten sen muoto, pinta-ala, tilavuus tai tiheys eivät muutu paljon vasteena lämpötilan muutoksiin. Tämä ei tarkoita, että se olisi pitkällä aikavälillä immuuni sään vaikutuksille. Tutkimukset ovat osoittaneet, että sääolosuhteiden yhdistelmillä voi olla selkeä vaikutus hiilikuituun eri olosuhteissa.
Jäädytys-sulatusjaksot
Civil Engineering Research Foundation tunnisti jäätymis-sulatusjaksot mahdolliseksi uhkaksi hiilikuidun kestävyydelle. Lisäksi he havaitsivat, että jäätymis-sulamisolosuhteet hajottavat hiilikuituvahvisteista betonia enemmän suolaisessa vedessä.
Se ei välttämättä ole hiilikuitu, joka menettää eheyttä, vaan pikemminkin matriisiin muodostuu mikrohalkeamia ja kuitu/matriisi irtoaa. Ja vaikutukset johtuvat osittain siitä, että rakenneliima ei ole niin kehittynyt kuin muut hiilikuitujen käyttötarkoitukset.
Lopuksi näistä vaikutuksista huolimatta toisessa tutkimuksessa havaittiin, että hiilikuituvahvisteinen betoni on kestävämpää kuin tavallinen betoni.
Hygroterminen ikääntyminen
Hygroterminen ikääntyminen voi vaikuttaa hiilikuidun kestävyyteen joissakin sovelluksissa, mutta ei toisissa.
Mitä on hygroterminen ikääntyminen? Hygroterminen ikääntyminen tarkoittaa lämmön ja kosteuden yhdistelmää ja sen vaikutusta rakenteeseen.
Pitkäaikainen altistuminen lämmölle ja kosteudelle voi vaikuttaa vain vähän hiilikuidun taivutuslujuuteen. Mutta jatkuvassa kuormituksessa ja suolaisen veden läsnä ollessa, vetolujuus laskee 7 % ja 12 % välillä.
Märkä-kuiva syklit
Yksi tutkimus osoittaa, että märkä-kuivausjaksoilla voi olla merkittävä haitallinen vaikutus vetolujuuteen. 4000 märkäkuivausjakson jälkeen epäonnistumisen todennäköisyys kasvaa huomattavasti.
Sitä vastoin sillä on rajoitettu vaikutus hiilikuidun muodonmuutokseen.
UV-altistus ja kondensaatio
UV-säteily ja kondensaatio toimivat synergistisellä tavalla, mikä aiheuttaa epoksimatriisin eroosion, mutta se ei vaikuta hiilikuituun. Epoksieroosio voi lopulta heikentää vetolujuutta jopa 29 % ja heikentää kestävyyttä.
Kuten mainittiin, UV-suojattu viimeistely auttaa suojaamaan hiilikuitukomposiitteja.
Kaiken kaikkiaan sääolosuhteet vaikuttavat hiilikuituun. Mutta vaikutukset riippuvat siitä, kuinka käytät sitä. Esimerkiksi sääolosuhteet vaikuttavat enemmän hiilikuiturakennuksiin kuin hiilikuitupyörän runkoon.
Kestääkö hiilikuitu lämpöä?
Hiilikuidut kestävät lämpöä. Mutta hiilikuitua käytetään enimmäkseen matriisissa, kuten betonissa, muovissa tai epoksissa, mikä voi rajoittaa sen lämmönsietokykyä. Toisin sanoen matriisilla on merkittävämpi rooli siinä, kestääkö hiilikuituosa lämpöä kuin kuitu yksinään.
Esimerkiksi jotkut epoksit kestävät jopa 100 asteen (212 ℉) lämpötiloja, kun taas hiilikuidulla vahvistettu hiilimatriisikomposiitti kestää yli 2000 asteen (3632 ℉) lämpötiloja.
Onko hiilikuitu luodinkestävä?
Teoriassa hiilikuitu voisi pysäyttää luodin, mutta Kevlar®:lla tai muulla aramidikuidulla on enemmän joustavuutta ja iskunkestävyyttä. Lisäksi Kevlar® on kustannustehokkaampi vaihtoehto luodinkestävälle haarniskalle.
Hiilikuitu tarjoaa korkean suojan tiettyjä esineitä vastaan. Näet usein kilpa-auton kuljettajien käyttävän sitä suojana, koska se hajottaa voimien vaikutusta. Mutta kun kyse on luoteja, tarvitset useita kerroksia sen pysäyttämiseksi.
Katso tämä video nähdäksesi kuinka hiilikuitukomposiitti taistelee luoteja vastaan.
Hiilinanoputket kestävät kuitenkin luoteja. Nanoputket koostuvat hiiliatomeista, jotka on sidottu toistuviin kuusikulmaisiin kuvioihin muodostaen onton sylinterin. Nämä nanoputket voivat absorboida ballististen ohjusten energiaa paremmin kuin hiilikuitu ja joissakin tapauksissa jopa Kevlar®.
Perusmuodossaan hiilikuitu on hiiligrafiittia, joka kestää lähes ikuisesti. Materiaali ei yleensä ole valossa hajoavaa tai biohajoavaa. Jotkut tekijät, kuten sen matriisi, vaikuttavat kuitenkin sen kestävyyteen. Lisäksi komposiittien intensiivinen käyttö ja ympäristötekijät voivat vaikuttaa sen kestävyyteen ja mahdollisiin sovelluksiin. Yleensä tutkijat odottavat hiilikuituosien kestävän yli 50 vuotta.
