Koolstofvesel teenoor Glasvesel: Waarom is daar so 'n groot verskil in prys en prestasie vir dieselfde vesel?

Koolstofvesel teenoor Glasvesel: Waarom is daar so 'n groot verskil in prys en prestasie vir dieselfde vesel?

Het u al ooit hierdie vraag gevra? 'n Hoë-gradige koolstofvesel visstok kan duisende dollars kos, terwyl 'n gewone glasvesel visstok tientalle dollar kan kos. Dieselfde word "vesel" genoem, die naam klink soos neefs, waarom die prys en prestasie het dan 'n "edelman" en "gewone man" gaping geword? Vandag gaan ons tussen koolstofvesel en glasvesel, hierdie paartjie van die "veselfamilie" onder mede-landgenote kyk, om te sien wat hulle werklik van binne verskil.

Vanaf verskillende agtergronde: die "tweede generasie rykdom" en die "daders" van die materiële wêreld.

Om die verskil te verstaan, moet ons begin met die "geslagteboek".

Glasvezel

Die hoofbestanddeel is silica, en hierdie grondstowwe is in groot reserves op aarde beskikbaar teen lae koste. Deur middel van hoë-temperatuur smelt, trek en ander prosesse, word dit gemaak van glasvesel. Dit is soos 'n gewone oorsprong maar baie harde "doer", deur die koste-effektiewe om die wêreld te bekamp.

Kohlefaser

Die hoofbestanddeel is koolstof. Die voorlopers daarvan is gewoonlik organiese polimere soos poliakrilonitriel, asfalt of viskositeit vesels. Hierdie filamente moet duisende grade hoë temperatuur karbonisering en grafitisering behandeling ondergaan, onder beskerming van inerte gas, om nie-koolstof atome te verwyder, en uiteindelik vorm 'n supermateriaal wat meer as 90% koolstof bevat. Hierdie proses is ingewikkeld, energie-intensief, met sterk tegniese barriere, en word in die materiale industrie 'staal' genoem. Koolstofvesel is dus ook soos 'n sorgvuldig gekweekte, wat enorme hulpbronne "ryk tweede generasie" of "topatlete".
Van geboorte af is dit gedoem tot kosteverskille. 'n Gebruik van "sand", 'n gebruik van "chemiese grondstowwe + komplekse proses", koolstofvesel se "edele" prys is by die beginpunt reeds begrawe.

Prestasie PK: Hoekom is Koolstofvesel die "Koning"?

Dit is nie genoeg om net op CV's te kyk nie, ons moet na die werklike ding kyk. Hier is 'n prestasievergelykingstabel om jou 'n idee te gee:

Fokus op die "modulus" :Jy kan aan die modulus dink as die "strydigheid" van die materiaal.

Glasvezel

Soos 'n stewige kanaal, is dit sterk en trek nie maklik uitmekaar nie, maar wanneer jy dit met geweld breek, buig en vervorm dit aansienlik.

Kohlefaser

Soos 'n harde staalstaaf, is dit nie net sterk nie, maar ook uitermate bestand teen vervorming. Jy gebruik dieselfde krag om dit te breek, dit beweeg bykans nie.
Hierdie eienskap van "nie buig nie" is kruks in die hoëprestasieveld. Byvoorbeeld:

(1) F1-motor: die raam moet uiters styf wees om presiese hantering tydens hoë-spoed draaie te handhaaf, enige klein vervorming is fataal.
(2) Lug- en ruimtevaart: vleuel- en rompstrukture vereis minimale vervorming onder hoë belading om aerodinamiese prestasie en veiligheid te verseker.
(3) Top badmintonrakette: op die oomblik van die bal slaan, hoe kleiner die vervorming van die raketraam, hoe direkter die kragoordrag, hoe duideliker die gevoel, wat die ondervinding is wat deur "hoë modulus koolstofvesel" gebied word.

Elkeen het sy eie tekortkominge

koolstofvezel:

(1) bros: alhoewel dit hard en sterk is, het dit swak impakweerstand, deur skerp voorwerpe se gewelddadige impak breek dit maklik, eerder as om te buig.
(2) Geleidingsvermoë: dit is beide 'n voordeel en 'n nadeel. By die behoefte aan isolasie (soos elektriese toerusting), word dit 'n verborge gevaar.
(3) Prys: weer eens, duur!

Glasvezel

(1) goeie taaiheid: impakweerstand is sterker as koolstofvesel, mag slegs kraak ná 'n impak, nie dadelik verpletter nie.
(2) Goed isolerend: uitstekende elektriese isolasiemateriale, 'n wyer verskeidenheid toepassings.
(3) Kostevoordeel: waar uiterste styfheid en ligte gewig nie vereis word nie, is dit die onvervanglike koning van koste-doeltreffendheid.

Toepassings scenario

Die "verdeling van arbeid" tussen die twee tipes vesels is goed gevestig en is in wese 'n balansering tussen "prestasiebehoeftes" en "kostebegroting":

Koolstofvesel: die "prestasiekoning" in die hoë-end veld

(1) Lug- en ruimtevaart: vliegtuigromp, satellietbehuisinge (30% gewigvermindering kan brandstofverbruik en lanseerkoste aansienlik verminder);
(2) Hoë-end vervaardiging: supersportmotor-ligte, F1-rendele, koolstofveselwiele (met inagneming van beide sterkte en liggewig);
(3) Sporttoerusting: hoëprestasie badmintonrackets, visstokke, skeie (hoë elastisiteitsmodulus, meer akkurate gevoel);
(4) Spesiale toepassings: mediese toerusting, militêre toerusting (hoë temperatuurbestandigheid, korrosiebestandigheid, en geen magnetiese interferensie nie).

Glasvesel: "Praktiese Toepassing" in Lewensbehoeftes

(1) Bou-industrie: buitemuur-isolasiepaneel, glasveselversterkte plastiek-dakplate, antigroei-muurpaneel (weerbestandig en goedkoop);
(2) Vervoer: gekoelde vragmotorkamers, RV-kapsules, algemene skiprompe (korrosiebestandig, maklik om te vorm);
(3) Elektriese en elektronika: sirkuelraadsubstraat, isoleerhuls (goeddeursigtige isolasie, koste-effektief);
(4) Daaglikse benodigdhede: glasveselversterkte plastiek (GVP) meubels, omgewingsvriendelike asblikke, pype (duursaam en koste-beheer).

Om op te som: waarom is die gaping so wyd?

Terugkeer na ons oorspronklike vraag, is die antwoord duidelik:

Grondstof en proses: Die voorbereiding van koolstofvesel is 'n "Uit die as herlewing", en die koste van grondstowwe en prosesse is baie hoër as dié van "gesmelt-getrek" glasvesel.

Prestasieplafon: Koolstofvesel in die spesifieke sterkte en spesifieke modulus van die twee kernaanwysers, bereik die verpletterende oorwinning van glasvesel, veral op die gebied van styfheid en gewigreduksie, is dit onvervangbaar.

Mark en Posisionering: Koolstofvesel dien geïllustreerde nywerhede en hoëpresterende verbruikers, en is 'n "tegnologie-aangedrewe" produk; glasvesel word wyd aangekweek in 'n verskeidenheid industriële en siviele velde, en is 'n "mark-aangedrewe" produk.

So die volgende keer wat jy 'n koolstofvesel visstok of fietsraam weeg, is dit nie net die ligtheid en hardheid van die produk wat jy voel nie, maar ook 'n hele stel geïllustreerde materialewetenskap, ingewikkelde tegnologie en die soeke na ekstreme prestasie wat daarin gekondenseer is. Glasvesel is daarteenoor 'n stil, betroubare en bekostigbare "ou vriend" in ons lewens.