بافت ترکیبی الیاف کربن، نه تنها برای ظاهر! دقیقاً بهترین روش انتخاب بین الیاف آرامید کربن، شیشه کربن و فلزی چیست

بافت ترکیبی الیاف کربن، نه تنها برای ظاهر! دقیقاً بهترین روش انتخاب بین الیاف آرامید کربن، شیشه کربن و فلزی چیست

فیبر کربن مدت‌هاست که در دنیای مدرن صنعت و ورزش، جایی که عملکرد فوق‌العاده مدنظر است، یک واژه ناآشنا بوده است. اما متوجه شده‌اید که پارچه فیبر کربن همیشه سیاه نیست؟ آن رشته‌های زرد و نقره‌ای درهم‌تنیده تنها «ظاهر» نیستند، بلکه جادوی مهندسانی هستند که سنگ را به طلا بدل می‌کنند. امروز قصد داریم به طور عمیق به سه عضو ستاره‌دار خانواده پارچه‌های ترکیبی فیبر کربن بپردازیم: آرامید-کربن، شیشه-کربن و نخ فلزی (پلی‌استر مقاوم به حرارت)، تا ببینیم چه مهارت‌هایی دارند.

چرا الیاف مختلف را با هم بافت می‌کنند؟

پارچه فیبر کربن خالص دارای عملکرد عالی، قدرت بالا، ماژول بالا، وزن سبک است، اما همچنین دارای "پنجه آشیل" خود است: شکننده، مقاومت ضعیف در برابر ضربه، رسانا (در برخی موارد یک معایب است) ، هزینه بالا.
ایده اصلی فناوری ترکیبی، «گرفتن بهترین از بدترین» است. با بافته کردن الیاف کربن همراه با سایر الیافی که خواص متفاوتی دارند، ماده مرکبی ایجاد می‌شود که در آن «۱+۱ بیشتر از ۲» می‌شود و نیازهای کاربردهای خاص و پیچیده را برآورده می‌کند.

سه نوع پارچه ترکیبی رایج

پارچه ترکیبی الیاف کربن با کولا (الیاف کربن + الیاف کولا)

ویژگی‌های اصلی: ترکیب طلایی «سختی» و «استحکام». الیاف کربن استحکام کششی بسیار بالا و سفتی را فراهم می‌کنند، در حالی که الیاف آرامید (معروف به «کولا») به ماده مقاومت ضربه‌ای عالی و چقرمگی شکست می‌دهند و مشکل شکنندگی پارچه خالص کربن را حل می‌کنند؛ وزنی تنها معادل ۱/۵ فولاد سنتی، اما با استحکامی ۳ تا ۵ برابر فولاد؛ همچنین عملکرد بسیار عالی در برابر خوردگی شیمیایی و خستگی
تفاوت کلیدی: در مقایسه با سایر پارچه‌های ترکیبی، مزیت اصلی پارچه کربن آروماتیک، «مقاومت در برابر ضربه + چقرمگی بالا» است، همچنین ازدیاد طول در نقطه شکست بالاتری دارد (حدود ۲٫۵٪ تا ۳٫۰٪، در حالی که برای پارچه کربن خالص ۱٫۵٪ تا ۲٫۰٪ است) و در صورت اعمال نیروهای خارجی به راحتی فرو نمی‌ریزد.

پارچه ترکیبی الیاف کربن با فایبرگلاس (الیاف کربن + فایبرگلاس)

ویژگی‌های اصلی: پادشاه مقرون‌به‌صرفه‌بودن، تعادل بین استحکام و اقتصاد. الیاف کربن برای حفظ سفتی ساختاری و ظرفیت باربری، و الیاف شیشه برای کاهش هزینه‌ها (قیمت آن تنها یک‌سوم تا نصف الیاف کربن است) به کار می‌رود و ضمناً مقاومت در برابر خوردگی ماده را افزایش می‌دهد؛ استحکام کششی کمی پایین‌تر از پارچه کربن آرامید است، اما برای پوشش نیازهای اکثر کاربردهای غیرنظامی کافی است؛ نفوذپذیری بهتر از نور (قابل استفاده در کامپوزیت‌های شفاف)، پردازش ساده و مناسب برای روش‌های قالب‌گیری دستی و سایر روش‌های شکل‌دهی.

تفاوت کلیدی: برجسته‌کردن «هزینه پایین»، مقاومت ضربه‌ای نسبتاً ضعیف‌تر نسبت به پارچه کربن آرامید، اما استحکام بیش از ۴۰٪ بالاتر از پارچه فیبر شیشه خالص.

پارچه الیاف کربنی غوطه‌ور در رشته‌های فلزی (الیاف کربن + رشته PET)

ویژگی‌های اصلی: جهت‌گیری بر مبنای زیبایی، حفظ استحکام ساختاری و سبکی وزن الیاف کربن. رشته‌های فلزی (در واقع PET مقاوم به دما) همچنین مقاومت در برابر سایش را افزایش می‌دهند؛ سفتی نزدیک به پارچه کربن خالص است که اثرات بصری متفاوتی ایجاد می‌کند و عمدتاً در قطعات خارجی مانند صفحه راکت پیکه و دسته میله ماهیگیری استفاده می‌شود.

تفاوت کلیدی: تفاوت اصلی با پارچه ترکیبی الیاف کربن با کولر و پارچه ترکیبی الیاف کربن با فیبرگلاس در «گسترش بصری» است، نه فقط بهینه‌سازی استحکام یا هزینه.

راهنمای انتخاب سریع

برای ارائه مروری سریع، یک جدول مقایسه ساده تهیه کرده‌ایم: