Karbonfiber har blitt mye brukt i mange felt på grunn av sin høye styrke, lave tetthet og gode kjemiske motstand. Men når karbonfiber utsettes for miljøer med høye temperaturer, kan ytelsen endres. Det følgende er en detaljert diskusjon om endringene i ytelsen til karbonfiber ved høye temperaturer.
Høy temperaturmotstand
Karbonfiber i seg selv har utmerket motstand mot høye temperaturer. I følge teorien tåler karbonfiber høye temperaturer opp til 2600 grader. Imidlertid brukes karbonfiber vanligvis ikke alene, men er sammensatt med materialer som harpiks for å lage ferdige produkter. Høytemperaturmotstanden til slike komposittmaterialer påvirkes av typen harpiks som brukes.
Epoksyharpikskompositter
Epoksyharpiks er en av de mest brukte harpiksene i karbonfiberkompositter. Imidlertid har epoksyharpiks relativt dårlig motstand mot høye temperaturer og oksiderer og brytes vanligvis ned ved 180 ~ 200 grader. Derfor er høytemperaturmotstanden til epoksyharpiksbaserte karbonfiberkompositter vanligvis mellom 100 ~ 150 grader.
Termoplastiske harpikskompositter
Sammenlignet med epoksyharpiks har termoplastiske harpikser (som polyfenylensulfid og polyetereterketon) bedre motstand mot høye temperaturer. Karbonfiberkompositter laget av disse harpiksene tåler temperaturer på 200-250 grader.
Keramikkbaserte kompositter
Av alle typer karbonfiberkompositter har keramikkbaserte kompositter den sterkeste motstanden mot høye temperaturer. Disse materialene kan forbli stabile ved temperaturer opp til 1500 grader og er egnet for applikasjoner i ekstreme miljøer, for eksempel fly- eller rakettmotorkomponenter.
Ytelsesendringer
Når karbonfiberkompositter utsettes for høye temperaturer, kan egenskapene deres endres som følger:
- Styrkereduksjon: Høye temperaturer kan føre til at harpiksmatrisen mykner eller brytes ned, noe som kan redusere den totale styrken til kompositten.
- Modulusreduksjon: Modulus refererer til stivheten til et materiale, og høye temperaturer kan redusere stivheten til en kompositt.
- Sprøhet: Når temperaturen stiger, kan kompositten bli sprøere og mer utsatt for brudd.
Bruksområder
Selv om karbonfiberkompositter har redusert ytelse ved høye temperaturer, er de fortsatt mye brukt på mange felt:
- Sportsutstyr: Som fiskestenger i karbonfiber, tennisracketer og golfkøller, etc., bruker sine lette egenskaper for å redusere belastningen på idrettsutøvere.
- Luftfart: Brukes i produksjon av raketter, satellitter og romteleskoper, etc., for å redusere vekt og forbedre ytelsen.
- Jernbanetransport: brukes til å produsere togkarosserier, redusere vekten og forbedre høyhastighets kjøreytelse.
- Medisinsk utstyr: som medisinske sengeplater, radioaktive medisinske plater og hodestøtter, etc., bruker sine lette og høystyrkeegenskaper for å forbedre bæreevnen og redusere røntgendoser.
- Bilproduksjon: brukes til å produsere deler som karosseri, drivaksel, batteriboks og interiør, redusere kjøretøyvekten og forbedre holdbarheten og energieffektiviteten.
Konklusjon
Ytelsesendringene til karbonfiber ved høye temperaturer avhenger hovedsakelig av typen harpiks som brukes. Selv om karbonfiber i seg selv har utmerket motstand mot høye temperaturer, begrenses høytemperaturmotstanden til komposittmaterialer av harpiksen. Å forstå disse ytelsesendringene er avgjørende for å velge passende karbonfiberkomposittmaterialer for spesifikke bruksområder.
