Kas süsinikkiud võib roostetada?
Süsinikkiud on keemiliselt stabiilne, korrosioonikindel ja ei roosteta. Seetõttu töötab see hästi karmides keskkondades. Kuid tugevad oksüdeerivad ained, nagu vesinikperoksiid või väävelhape, võivad seda mõjutada.
Samuti on epoksüvaik inertne ega roosteta ega korrodeeru. Siiski on see päikesevalguse suhtes tundlik. Seega katke süsinikkiust komposiidid UV-kindla viimistlusega, et vältida pikaajalist päikesevalguse kahjustust.
Väärib märkimist, et süsinikkiust komposiidid võivad mõne metalliga kokkupuutel põhjustada galvaanilist korrosiooni. Kuigi see ei too lühiajaliselt kaasa ilmset pinnakorrosiooni, lisanduvad korrosioonitooted ja põhjustavad aja jooksul kahjustusi. Õnneks vajab see konkreetseid tingimusi ja mõned katted pakuvad kaitset.
Kas süsinikkiud võivad puruneda?
Lühike vastus on jah. Iga materjal võib ebaõnnestuda, kuid see on natuke keerulisem. Paljud tegurid, nagu tootmisprotsess, disain ja kasutamine, mõjutavad vastupidavust.
Näiteks võivad tekkida lüngad ja see praguneb tõenäolisemalt, kui tootja kasutab vaiku ebaühtlaselt või ei kasuta piisavalt. Aja jooksul võivad need väikesed praod levida, kuni see puruneb. Isegi väikesed mõjud võivad lõpuks põhjustada ebaõnnestumisi.
Kiudude ja kiukihtide orientatsioonil on samuti oluline mõju väsimuskindlusele. Nagu ka teie rakendatava jõu tüüp. Surve-, nihke- ja tõmbejõud põhjustavad erinevat tüüpi rikkeid.
0-kraadise paigutusega kootud kiul on väiksem väändetugevus kui näiteks 45 kraadi juures. Seega võib see väänamisel puruneda.
Põhimõte on see, et kui jääte konkreetse osa koormusläve alla, siis see ei purune kergesti.
Samuti pidage meeles, et kahjustuste märke, mis viitavad peatsele rikkele, on raske tuvastada. Ja erinevalt teistest painduvatest või lukustuvatest materjalidest võib süsinikkiu rikke korral see suurejooneliselt üles kukkuda ja puruneda.
SEOTUD: Mis on sepistatud süsinikkiud? Sepistatud komposiitide ülim juhend
Kas ilmastikutingimused mõjutavad süsinikkiu vastupidavust?
Süsinikkiul on madal soojuspaisumine. Seega ei muutu selle kuju, pindala, maht ega tihedus temperatuurimuutustele palju. See ei tähenda, et see on pikas perspektiivis ilmastikumõjude suhtes immuunne. Uuringud on näidanud, et ilmastikutingimuste kombinatsioonil võib olla süsinikkiule erinev mõju erinevates seadetes.
Külmutamise-sulatamise tsüklid
Civil Engineering Research Foundation tuvastas külmutamise-sulatamise tsüklid kui võimalik oht süsinikkiu vastupidavusele. Lisaks leidsid nad, et külmumis-sulamistingimused lagundavad süsinikkiust raudbetooni rohkem soolases vees.
Terviklikkust ei kaota tingimata süsinikkiud, vaid pigem tekivad maatriksisse ja kiu/maatriksi lahtiühendamisse mikropraod. Ja mõju on osaliselt tingitud sellest, et struktuurne liim ei ole nii arenenud kui muud süsinikkiudude kasutusviisid.
Lõpuks, hoolimata nendest mõjudest, leiti teises uuringus, et süsinikkiust raudbetoon on tavalisest betoonist vastupidavam.
Hügrotermiline vananemine
Hügrotermiline vananemine võib mõnes rakenduses mõjutada süsinikkiu vastupidavust, kuid teistes mitte.
Mis on hügrotermiline vananemine? Hügrotermiline vananemine viitab soojuse ja niiskuse kombinatsioonile ning selle mõjule struktuurile.
Pikaajalisel kokkupuutel kuumuse ja niiskusega võib olla süsinikkiu paindetugevusele vähe mõju. Kuid püsiva koormuse korral ja soolase vee juuresolekul väheneb tõmbetugevus 7% ja 12% vahel.
Märg-kuiv tsüklid
Üks uuring näitab, et märg-kuiva tsüklitel võib olla tõmbetugevusele märkimisväärne kahjulik mõju. Pärast 4000 märgkuiva tsüklit suureneb rikke tõenäosus märkimisväärselt.
Seevastu süsinikkiu deformatsioonile on sellel piiratud mõju.
UV-kiirgus ja kondensatsioon
UV-kiirgus ja kondenseerumine toimivad sünergiliselt, mis põhjustab epoksümaatriksi erosiooni, kuid see ei mõjuta süsinikkiudu. Epoksiiderosioon võib lõpuks vähendada tõmbetugevust kuni 29% ja vähendada vastupidavust.
Nagu mainitud, aitab UV-kindel viimistlus süsinikkiust komposiite kaitsta.
Üldiselt mõjutavad ilmastikutingimused süsinikkiudu. Kuid mõju sõltub sellest, kuidas te seda kasutate. Näiteks ilmastikutingimustel on süsinikkiuga hoonetele märgatavam mõju kui süsinikrattaraam.
Kas süsinikkiud talub kuumust?
Süsinikkiud taluvad kuumust. Kuid süsinikkiudu kasutatakse enamasti maatriksis, nagu betoon, plast või epoksiid, mis võib piirata selle soojustaluvust. Teisisõnu, maatriks mängib olulisemat rolli selles, kas süsinikkiust osa talub kuumust kui kiud üksi.
Näiteks võivad mõned epoksiidid taluda temperatuuri kuni 100 kraadi (212 ℉), samas kui süsinikkiuga tugevdatud süsinikmaatrikskomposiit talub temperatuure üle 2000 kraadi (3632 ℉).
Kas süsinikkiust on kuulikindel?
Teoreetiliselt võib süsinikkiud kuuli peatada, kuid Kevlar®-il või muul aramiidkiul on suurem paindlikkus ja löögikindlus. Lisaks on Kevlar® kuulikindlate soomuste jaoks kuluefektiivsem variant.
Süsinikkiud pakuvad kõrgetasemelist kaitset teatud objektide eest. Tihti näete, et võidusõiduautode juhid kasutavad seda kaitseks, kuna see hajutab jõudude mõju. Kuid kuulide puhul on selle peatamiseks vaja palju kihte.
Vaadake seda videot, et näha, kuidas süsinikkiust komposiit kuulide vastu võitleb.
Süsiniknanotorud peavad aga vastu kuulidele. Nanotorud koosnevad süsinikuaatomitest, mis on ühendatud korduvate kuusnurksete mustritega, et luua õõnes silinder. Need nanotorud suudavad ballistiliste rakettide energiat absorbeerida paremini kui süsinikkiud ja mõnel juhul isegi Kevlar®.
Kõige põhilisemal kujul on süsinikkiud süsinikgrafiit, mis kestab peaaegu igavesti. Materjal ei ole tavaliselt fotolagunev ega biolagunev. Kuid mõned tegurid, näiteks maatriks, mõjutavad selle vastupidavust. Lisaks võib komposiitide intensiivne kasutamine ja keskkonnategurid mõjutada selle vastupidavust ja võimalikke rakendusi. Üldiselt eeldavad teadlased, et süsinikkiust osad kestavad üle 50 aasta.
