Pa mor gryf yw ffabrig ffibr carbon?

I. Cyfansoddiad sylfaenol a sail cryfder ffibr carbon
Mae ffibr carbon yn ffibr arbennig sy'n cynnwys elfen garbon. Mae wedi'i wneud o ffibr cemegol artiffisial gyda chynnwys carbon uchel ac nad yw'n toddi yn ystod triniaeth wres, ac fe'i gwneir gan brosesau megis triniaeth ocsideiddio gwres-sefydlog, triniaeth carbonoli a graffitization. Mae ei ficrostrwythur sylfaenol yn rhoi nodweddion cryfder rhagorol iddo.

Mae ffabrig ffibr carbon fel arfer yn cael ei wehyddu o fwndeli lluosog o ffibrau carbon. Mae gan bob monofilament ffibr carbon gymhareb cryfder-i-bwysau uchel. Mae diamedr ffilament ffibr carbon sengl yn fach iawn, sy'n caniatáu i'r atomau carbon y tu mewn i drosglwyddo straen yn effeithlon pan fydd yn destun tensiwn, fel y gall wrthsefyll tensiwn enfawr heb dorri. Yn ôl ymchwil berthnasol, gall cryfder tynnol ffibr carbon gyrraedd 3000-7000MPa, sy'n llawer uwch na llawer o ddeunyddiau adeiladu traddodiadol a deunyddiau metel, megis dur, y mae eu cryfder tynnol fel arfer rhwng 200-2000MPa.

II. Ffactorau sy'n effeithio ar gryfder ffabrig ffibr carbon

(I) Proses weithgynhyrchu
1. ansawdd deunydd crai
- Mae gan y deunyddiau crai a ddefnyddir i wneud ffibr carbon ddylanwad pwysig ar gryfder y ffabrig terfynol. Os nad yw'r deunydd crai ffibr cemegol cychwynnol yn ddigon pur ac yn cynnwys mwy o amhureddau, gall diffygion ddigwydd yn y broses garboneiddio a graffiteiddio ddilynol. Er enghraifft, gall amhureddau ddinistrio'r strwythur grisial y tu mewn i'r ffibr carbon, gan achosi trosglwyddiad straen anwastad, a thrwy hynny leihau cryfder cyffredinol y ffabrig.
2. dull gwehyddu
- Bydd gwahanol ddulliau gwehyddu yn gwneud ffabrigau ffibr carbon yn dangos nodweddion cryfder gwahanol. Mae gwehyddu plaen, gwehyddu twill a gwehyddu satin yn ddulliau gwehyddu ffabrig ffibr carbon cyffredin. Mae gan wehydd plaen strwythur tynn, sefydlogrwydd ffabrig da, a dosbarthiad cryfder cymharol unffurf i bob cyfeiriad; mae gwehyddu twill yn gymharol feddalach a gall wrthsefyll grym cneifio penodol, ond gall y cryfder mewn rhai cyfeiriadau fod ychydig yn is na gwehyddu plaen; mae gan wead satin well llyfnder arwyneb ac mae'n addas ar gyfer rhai cymwysiadau sydd angen ymddangosiad a deinameg hylif, ond efallai y bydd ei gryfder yn cael ei effeithio o dan amodau straen cymhleth.

(II) Ffactorau amgylcheddol
1. Tymheredd
- Mewn amgylcheddau tymheredd uchel, gall cryfder ffabrigau ffibr carbon newid. Yn gyffredinol, o fewn ystod tymheredd uchel penodol, gall cryfder ffibr carbon aros yn gymharol sefydlog. Fodd bynnag, pan fydd y tymheredd yn fwy na'i werth critigol, gall y strwythur grisial y tu mewn i'r ffibr carbon newid, megis tarfu ar drefniant trefnus y crisialau, gan arwain at ostyngiad yng nghryfder y ffibr. I'r gwrthwyneb, mewn amgylchedd tymheredd isel, gall cryfder y ffabrig ffibr carbon gynyddu, ond gall hefyd ddod yn fwy brau a hawdd ei dorri pan gaiff ei effeithio.
2. Lleithder
- Mae lleithder hefyd yn effeithio ar gryfder ffabrig ffibr carbon. Os yw'r ffabrig ffibr carbon mewn amgylchedd lleithder uchel am amser hir, gall moleciwlau dŵr dreiddio i'r ffibr neu'r bwlch rhwng y ffibrau. Gall hyn achosi cyrydiad y ffibr neu wanhau'r grym bondio rhwng y ffibrau, a thrwy hynny leihau cryfder y ffabrig.

III. Cryfder ffabrig ffibr carbon mewn gwahanol feysydd

(I) Maes awyrofod
1. Rhannau strwythurol awyrennau
- Mewn gweithgynhyrchu awyrennau, defnyddir ffabrigau ffibr carbon yn eang i gynhyrchu rhannau strwythurol fel adenydd a ffiwslawdd. Gan fod yn rhaid i'r awyren ysgwyddo llwythi aerodynamig enfawr, ei bwysau ei hun a straen cymhleth amrywiol a achosir gan newidiadau mewn ystum hedfan yn ystod hedfan, adlewyrchir nodweddion cryfder uchel ffabrigau ffibr carbon yn llawn. Er enghraifft, mae'r Boeing 787 yn defnyddio llawer iawn o ddeunyddiau cyfansawdd ffibr carbon. Ar ôl defnyddio ffabrig ffibr carbon yn ei strwythur adain, gall wrthsefyll straen eithafol amrywiol wrth hedfan tra'n lleihau pwysau, gan sicrhau hedfan diogel yr awyren.
2. Cydrannau lloeren
- Mae lloerenni'n wynebu amgylcheddau llym yn y gofod, megis newidiadau aruthrol mewn tymheredd ac effeithiau microfeteorynnau. Defnyddir ffabrig ffibr carbon i weithgynhyrchu'r ffrâm strwythurol a rhai cydrannau allweddol o loerennau. Gall ei gryfder uchel wrthsefyll difrod y grymoedd allanol hyn. Ac oherwydd dwysedd isel ffibr carbon, mae'n helpu i leihau pwysau lloerennau a lleihau costau lansio.

(II) Diwydiant Moduron
1. ffrâm corff
- Mewn ceir perfformiad uchel a rhai cerbydau ynni newydd, defnyddir ffabrig ffibr carbon i gynhyrchu fframiau corff. O'i gymharu â chyrff dur traddodiadol, mae gan fframiau corff ffibr carbon gymhareb cryfder-i-bwysau uwch. Pan fydd car yn gwrthdaro, gall ffrâm y corff ffibr carbon amsugno a gwasgaru ynni yn effeithiol i amddiffyn diogelwch teithwyr yn y car. Ar yr un pryd, mae pwysau corff ysgafnach hefyd yn helpu i wella perfformiad cyflymu, perfformiad trin ac economi tanwydd y car.
2. gweithgynhyrchu rhannau
- Defnyddir ffabrig ffibr carbon hefyd i gynhyrchu rhai rhannau allweddol o gerbydau modur, megis siafftiau gyrru a chyflau injan. Mae angen i'r siafft yrru drosglwyddo torque enfawr o dan gylchdroi cyflym. Gall y siafft yrru a wneir o ffabrig ffibr carbon fodloni'r gofynion cryfder, lleihau pwysau a lleihau syrthni cylchdro. Mae cwfl yr injan wedi'i wneud o ffabrig ffibr carbon, sydd nid yn unig yn ddigon cryf, ond hefyd yn gallu chwarae rhan mewn inswleiddio gwres, gan leihau pwysau pen blaen y cerbyd a gwella cydbwysedd trin y cerbyd.

(III) Cae nwyddau chwaraeon
1. ffrâm beic
- Mewn gweithgynhyrchu beiciau pen uchel, ffrâm ffibr carbon yw'r dewis cyntaf i lawer o selogion beicio. Gall y ffrâm a wneir o ffabrig ffibr carbon wrthsefyll straen amrywiol yn ystod marchogaeth, gan gynnwys pwysau'r marchog, yr effaith a achosir gan bumps ffordd, ac ati Ar ben hynny, gellir dylunio'r ffrâm ffibr carbon yn unol â gwahanol anghenion marchogaeth, a'i gryfder a'i anystwythder gellir addasu dosbarthiad i ddarparu'r perfformiad marchogaeth gorau.
2. Clybiau golff
- Mae siafft y clwb golff yn defnyddio ffabrig ffibr carbon, a all wneud y siafft yn ysgafnach ac yn fwy hyblyg tra'n sicrhau cryfder. Pan fydd y chwaraewr yn siglo, mae angen i'r siafft wrthsefyll grymoedd plygu a dirdro enfawr. Gall y clwb ffibr carbon drosglwyddo pŵer y chwaraewr i'r bêl yn effeithiol wrth gynnal sefydlogrwydd y siafft, gan wella cywirdeb a phellter yr ergyd.

Mae gan ffabrigau ffibr carbon gryfder uchel iawn, ac mae llawer o ffactorau'n effeithio ar eu cryfder. Mewn llawer o feysydd, mae nodweddion cryfder uchel ffabrigau ffibr carbon wedi'u defnyddio'n llawn, a gyda datblygiad parhaus technoleg gweithgynhyrchu, mae cryfder a pherfformiad ffabrigau ffibr carbon yn dal i wella, a disgwylir iddo chwarae rhan bwysig mewn mwy o feysydd. .