Sợi carbon có thể rỉ sét?
Sợi carbon ổn định về mặt hóa học, chống ăn mòn và không bị rỉ sét. Đó là lý do tại sao nó hoạt động tốt trong môi trường khắc nghiệt. Nhưng các tác nhân oxy hóa mạnh như hydrogen peroxide hoặc axit sulfuric có thể ảnh hưởng đến nó.
Tương tự như vậy, nhựa epoxy trơ và không bị rỉ hoặc ăn mòn. Tuy nhiên, nó rất nhạy cảm với ánh sáng mặt trời. Vì vậy, hãy phủ lên vật liệu tổng hợp sợi carbon một lớp hoàn thiện chống tia cực tím để ngăn ngừa thiệt hại lâu dài do ánh sáng mặt trời.
Điều đáng chú ý là vật liệu tổng hợp sợi carbon có thể gây ăn mòn điện khi tiếp xúc với một số kim loại. Mặc dù nó sẽ không dẫn đến sự ăn mòn bề mặt rõ ràng trong thời gian ngắn, nhưng các sản phẩm ăn mòn sẽ tích tụ và dẫn đến hư hỏng theo thời gian. May mắn thay, điều này cần những điều kiện cụ thể và một số lớp phủ có tác dụng bảo vệ.
Sợi carbon có thể phá vỡ?
Câu trả lời ngắn gọn là có. Bất kỳ vật liệu nào cũng có thể thất bại, nhưng nó phức tạp hơn thế một chút. Nhiều yếu tố, chẳng hạn như quá trình sản xuất, thiết kế và sử dụng, ảnh hưởng đến độ bền.
Ví dụ: các khoảng trống có thể hình thành và dễ bị nứt hơn nếu nhà sản xuất bôi nhựa không đều hoặc sử dụng không đủ. Theo thời gian, những vết nứt nhỏ này có thể lan rộng cho đến khi vỡ ra. Ngay cả những tác động nhỏ cuối cùng cũng có thể dẫn đến thất bại.
Sự định hướng của các sợi và các lớp sợi cũng có ảnh hưởng đáng kể đến khả năng chống mỏi. Cũng như loại lực bạn áp dụng. Lực nén, lực cắt và lực căng gây ra các loại hư hỏng khác nhau.
Ví dụ: sợi dệt ở bố cục 0 độ có độ bền xoắn ít hơn ở góc 45 độ. Vì vậy, nó có thể bị gãy nếu bạn vặn nó.
Điểm mấu chốt là nếu bạn duy trì dưới ngưỡng tải cho một bộ phận cụ thể, nó sẽ không dễ bị hỏng.
Ngoài ra, hãy lưu ý rằng rất khó để phát hiện các dấu hiệu hư hỏng cho thấy lỗi sắp xảy ra. Và không giống như các vật liệu bị uốn cong hoặc cong vênh khác, khi sợi carbon bị hỏng, nó có thể bị hỏng và vỡ ra một cách nghiêm trọng.
CÓ LIÊN QUAN: Sợi carbon rèn là gì? Hướng dẫn cơ bản về vật liệu tổng hợp rèn
Điều kiện thời tiết có ảnh hưởng đến độ bền của sợi carbon không?
Sợi carbon có độ giãn nở nhiệt thấp. Vì vậy, hình dạng, diện tích, thể tích hoặc mật độ của nó không thay đổi nhiều khi nhiệt độ thay đổi. Điều đó không có nghĩa là nó miễn nhiễm với tác động của thời tiết về lâu dài. Các nghiên cứu cho thấy sự kết hợp của các điều kiện thời tiết có thể có tác động rõ rệt đến sợi carbon ở các môi trường khác nhau.
Chu kỳ đóng băng-tan băng
Tổ chức Nghiên cứu Kỹ thuật Xây dựng đã xác định chu kỳ đóng băng-tan băng là mối đe dọa có thể xảy ra đối với độ bền của sợi carbon. Ngoài ra, họ nhận thấy điều kiện đóng băng-tan băng làm suy giảm bê tông cốt sợi carbon nhiều hơn trong nước mặn.
Không nhất thiết là sợi carbon bị mất tính toàn vẹn mà là các vết nứt nhỏ hình thành trong ma trận và sự mất liên kết của sợi/ma trận. Và những ảnh hưởng này một phần là do chất kết dính cấu trúc không tiên tiến như các ứng dụng sợi carbon khác.
Cuối cùng, bất chấp những tác động này, một nghiên cứu khác cho thấy bê tông cốt sợi carbon bền hơn bê tông tiêu chuẩn.
Lão hóa nhiệt ẩm
Quá trình lão hóa nhiệt ẩm có thể ảnh hưởng đến độ bền của sợi carbon trong một số ứng dụng nhưng không ảnh hưởng đến các ứng dụng khác.
Lão hóa nhiệt ẩm là gì? Lão hóa ẩm nhiệt đề cập đến sự kết hợp giữa nhiệt và độ ẩm và ảnh hưởng của nó đến cấu trúc.
Tiếp xúc kéo dài với nhiệt độ và độ ẩm có thể ít ảnh hưởng đến độ bền uốn của sợi carbon. Nhưng dưới tải trọng liên tục và khi có nước mặn, độ bền kéo giảm từ 7% đến 12%.
Chu trình Ướt-Khô
Một nghiên cứu cho thấy chu trình khô ướt có thể có tác động tiêu cực đáng kể đến độ bền kéo. Sau 4000 chu kỳ khô ướt, xác suất hỏng hóc tăng lên đáng kể.
Ngược lại, nó có ảnh hưởng hạn chế đến sự biến dạng của sợi carbon.
Tiếp xúc với tia cực tím và ngưng tụ
Bức xạ UV và sự ngưng tụ hoạt động theo cách hiệp đồng gây ra sự xói mòn của nền epoxy nhưng không ảnh hưởng đến sợi carbon. Sự xói mòn epoxy cuối cùng có thể làm giảm độ bền kéo tới 29% và dẫn đến độ bền kém hơn.
Như đã đề cập, lớp hoàn thiện chống tia cực tím sẽ giúp bảo vệ vật liệu tổng hợp sợi carbon.
Nhìn chung, điều kiện thời tiết có ảnh hưởng đến sợi carbon. Nhưng hiệu quả phụ thuộc vào cách bạn sử dụng nó. Ví dụ, điều kiện thời tiết có tác động đáng chú ý hơn đến các tòa nhà bằng sợi carbon so với khung xe đạp carbon.
Sợi carbon có thể chịu được nhiệt?
Sợi carbon có thể chịu được nhiệt. Nhưng sợi carbon chủ yếu được sử dụng trong nền như bê tông, nhựa hoặc epoxy, điều này có thể hạn chế khả năng chịu nhiệt của nó. Nói cách khác, ma trận đóng vai trò quan trọng hơn trong việc liệu một bộ phận bằng sợi carbon có thể chịu được nhiệt hay không so với chỉ riêng sợi carbon.
Ví dụ, một số epoxies có thể chịu được nhiệt độ lên tới 100 độ (212 ℉), trong khi hỗn hợp ma trận carbon được gia cố bằng sợi carbon có thể chịu được nhiệt độ trên 2000 độ (3632 ℉).
Sợi Carbon có chống đạn không?
Về lý thuyết, sợi carbon có thể chặn được một viên đạn, nhưng Kevlar® hoặc sợi aramid khác có tính linh hoạt và khả năng chống va đập cao hơn. Ngoài ra, Kevlar® là một lựa chọn tiết kiệm chi phí hơn cho áo giáp chống đạn.
Sợi carbon cung cấp mức độ bảo vệ cao chống lại một số vật thể. Bạn sẽ thường thấy những người lái xe đua sử dụng nó để bảo vệ vì nó phân tán tác động của lực. Nhưng khi nói đến đạn, bạn sẽ cần nhiều lớp để ngăn chặn nó.
Xem video này để biết composite sợi carbon chống đạn như thế nào.
Tuy nhiên, ống nano carbon có thể chịu được đạn. Các ống nano bao gồm các nguyên tử carbon liên kết theo kiểu lục giác lặp đi lặp lại để tạo ra một hình trụ rỗng. Những ống nano này có thể hấp thụ năng lượng từ tên lửa đạn đạo tốt hơn sợi carbon và trong một số trường hợp thậm chí là Kevlar®.
Ở dạng cơ bản nhất, sợi carbon là than chì carbon, sẽ tồn tại gần như mãi mãi. Vật liệu này thường không có khả năng phân hủy quang học hoặc phân hủy sinh học. Tuy nhiên, một số yếu tố ảnh hưởng đến độ bền của nó, chẳng hạn như ma trận của nó. Hơn nữa, việc sử dụng nhiều vật liệu tổng hợp và các yếu tố môi trường có thể ảnh hưởng đến độ bền và các ứng dụng tiềm năng của nó. Nhìn chung, các nhà khoa học dự đoán các bộ phận bằng sợi carbon sẽ có tuổi thọ hơn 50 năm.
