Kurš materiāls ir labāks, oglekļa šķiedra, stikla šķiedra vai aramīds?
Salīdzinot trīs materiālu blīvumus, var redzēt ievērojamas atšķirības trīs šķiedrās. Ja izgatavojat 3 vienāda izmēra un svara paraugus, ātri kļūst skaidrs, ka Kevlar® šķiedra ir daudz vieglāka, kam seko oglekļa šķiedra un E-stikla šķiedra ir vissmagākā.
Tāpēc ar tādu pašu kompozītmateriāla svaru oglekļa šķiedra vai Kevlar® var sasniegt lielāku izturību. Citiem vārdiem sakot, jebkura konstrukcija, kurai nepieciešama noteikta stiprība, kas izgatavota no oglekļa šķiedras vai Kevlar® kompozītmateriāliem, būs mazāka vai plānāka nekā struktūra, kas izgatavota no stiklplasta.
Kad tika izgatavoti un pārbaudīti paraugi, tika konstatēts, ka stikla šķiedras kompozīts ir gandrīz divas reizes smagāks nekā Kevlar® vai oglekļa šķiedras lamināti. Tas nozīmē, ka Kevlar® vai oglekļa šķiedras izmantošana var ievērojami ietaupīt svaru.
Younga modulis ir elastīga materiāla stingrības mērs un veids, kā aprakstīt materiālu. To definē kā vienpusējas (vienā virzienā) spriedzes attiecību pret vieniālo deformāciju (deformāciju tajā pašā virzienā). Janga modulis=spriegums/deformācija, kas nozīmē, ka materiāls ar augstu Janga moduli ir cietāks nekā materiāls ar zemāku Janga moduli.
Oglekļa šķiedras, Kevlar® un stikla šķiedras stingrība ir ļoti atšķirīga. Oglekļa šķiedra ir aptuveni divas reizes stingrāka nekā aramīda šķiedra un piecas reizes stingrāka nekā stikla šķiedra. Oglekļa šķiedras izcilās stingrības trūkums ir tāds, ka tā mēdz būt trauslāka. Ja tas neizdodas, tam nav tendence uzrādīt lielu deformāciju vai deformāciju.
3. Uzliesmojamība un termiskā noārdīšanās
Gan Kevlar®, gan oglekļa šķiedra ir izturīgas pret augstām temperatūrām, un nevienai no tām nav kušanas temperatūras. Abi materiāli ir izmantoti aizsargtērpos un ugunsdrošos audumos. Stikla šķiedra galu galā izkusīs, bet ir arī ļoti izturīga pret augstām temperatūrām. Protams, ugunsizturību uzlabo arī matēta stikla šķiedras izmantošana ēkās.
Oglekļa šķiedru un Kevlar® izmanto, lai izgatavotu ugunsdzēsības vai metināšanas segas vai apģērbu. Kevlar cimdus parasti izmanto gaļas rūpniecībā, lai aizsargātu rokas, lietojot nažus. Tā kā šķiedras reti izmanto atsevišķi, svarīga ir arī matricas (parasti epoksīda) karstumizturība. Epoksīda sveķi ātri mīkstina, pakļaujoties karstumam.
4. Vadītspēja
Oglekļa šķiedra vada elektrību, bet Kevlar® un stikla šķiedra to nedara. Kevlar® tiek izmantots vadiem pārraides torņos. Lai gan tas nevada elektrību, tas absorbē ūdeni, un ūdens vada elektrību. Tāpēc šādos gadījumos virs kevlara jāuzklāj ūdensnecaurlaidīgs pārklājums.
Tā kā oglekļa šķiedra vada elektrību, galvaniskā korozija kļūst par problēmu, saskaroties ar citām metāla daļām.
5. UV degradācija
Aramīda šķiedras noārdīsies saules gaismā un augstā UV vidē. Oglekļa vai stikla šķiedras nav īpaši jutīgas pret UV starojumu. Tomēr daži parasti izmantotie substrāti, piemēram, epoksīdsveķi, kļūst bālgans un zaudē spēku, ja tos atstāj saules gaismā. Poliestera un vinilestera sveķi ir izturīgāki pret UV stariem, bet vājāki nekā epoksīdsveķi.
6. Pretnogurums
Ja daļa tiek atkārtoti saliekta un iztaisnota, tā galu galā sabojāsies noguruma dēļ. Oglekļa šķiedra ir nedaudz jutīga pret nogurumu un mēdz katastrofāli sabojāties, savukārt Kevlar® ir izturīgāka pret nogurumu. Stikla šķiedra ir kaut kur pa vidu.
7. Nodilumizturība
Kevlar® ir ļoti nodilumizturīgs, kas apgrūtina griešanu. Viens no izplatītākajiem Kevlar® lietojumiem ir kā aizsargcimdi vietās, kur stikls var sagriezt rokas vai tiek izmantoti asi asmeņi. Oglekļa šķiedra un stikla šķiedra ir mazāk izturīgas.
8. Ķīmiskā izturība
Aramīda šķiedras ir jutīgas pret stiprām skābēm, stiprām bāzēm un noteiktiem oksidētājiem, piemēram, nātrija hipohlorītu, kas var izraisīt šķiedru noārdīšanos. Kopā ar Kevlar® nevar izmantot parastos hlora balinātājus (piemēram, Clorox®) un ūdeņraža peroksīdu, var izmantot skābekļa balinātājus (piemēram, nātrija perborātu), nesabojājot aramīda šķiedras.
Oglekļa šķiedras ir ļoti stabilas un nejutīgas pret ķīmisko noārdīšanos. Tomēr epoksīda matrica noārdīsies.
9. Matricas savienošanas veiktspēja
Lai oglekļa šķiedra, Kevlar® un stikls darbotos optimāli, tie ir jānotur matricā, parasti epoksīdā. Tāpēc epoksīda sveķu spēja savienoties ar dažādām šķiedrām ir ļoti svarīga.
Gan oglekļa, gan stikla šķiedras viegli pielīp pie epoksīda, bet aramīda šķiedras un epoksīda saite nav tik spēcīga, kā vēlams, un šī samazinātā adhēzija ļauj ūdenim iekļūt. Rezultātā aramīda šķiedras mēdz absorbēt ūdeni, kas apvienojumā ar mazāk nekā ideālu saķeri ar epoksīdu nozīmē, ka, ja Kevlar® kompozīta virsma ir bojāta un tajā var iekļūt ūdens, Kevlar® var absorbēt mitrumu gar šķiedrām, un vājināt kompozītmateriālu.
