Anglies pluoštas vs. stiklo pluoštas: kodėl toks didelis kainos ir našumo skirtumas tiems pačiams pluoštams?

Anglies pluoštas vs. stiklo pluoštas: kodėl toks didelis kainos ir našumo skirtumas tiems pačiams pluoštams?

Ar jau kada nors apie tai mąstėte? Aukštos kokybės anglies pluošto meškerys gali kainuoti tūkstančius dolerių, o paprasta stiklo pluošto meškerys – dešimtis dolerių. Tas pats „pluoštas“, pavadinimas skamba kaip giminingas, tačiau kodėl kaina ir našumas tapo „didikų“ ir „paprastų žmonių“ skirtumo? Šiandien išsiaiškinsime skirtumus tarp šios „pluoštų šeimos“ giminaičių ir pamatysime, kas juos iš tikrųjų skiria iš vidaus.

Iš skirtingo kilmės: „antroji kartos turto“ ir medžiagų pasaulio „darbininkai“.

Norėdami suprasti skirtumą, turime pradėti nuo „kilmės“.

Stikloplis

Pagrindinis komponentas yra silikas, o šios žaliavos Žemėje yra didelėse atsargose ir nebrangios. Per aukštoje temperatūroje vykstantį lydymą, temptymą ir kitus procesus gaminamas stiklo pluoštas. Tai tarsi bendros kilmės, tačiau labai tvirtas „darbuotojas“, kuris konkurencinga kaina kovoja pasaulyje.

Angliavandenis

Pagrindinis komponentas yra anglis. Jo pirmtakai dažniausiai yra organiniai polimerai, tokie kaip poliakrilonitrilas, derva arba vikskozės pluoštai. Šie siūlai turi būti apdorojami tūkstančių laipsnių aukštoje temperatūroje, anglinti ir grafituoti inertinės dujos apsaugotoje aplinkoje, kad būtų pašalinti neangliniai atomai, galiausiai sudarant supermedžiagą, kurioje yra daugiau nei 90 % anglies. Šis procesas yra sudėtingas, energiją sąnaudus, techninių barjerų turintis, medžiagų pramonė jį vadina „plieno“. Anglies pluoštas todėl panašus į rūpestingai auginamą, milžiniškus išteklius resursai "turtingą antrąją kartą" arba "lyderius sportininkus".
Nuo gimimo jam lemta kainų skirtumai. Vienas „smėlio“ naudojimas, vienas „cheminių žaliavų + sudėtingo proceso“ naudojimas, anglies pluošto „aukščiausios klasės“ kaina jau nuo pradžių buvo nulemta.

Našumas PK: kodėl anglies pluoštas yra „karalius“?

Negana tik peržiūrėti gyvenimo aprašymus, turime pažvelgti į tikrąją esmę. Štai našumo palyginimo lentelė, kad susidarytumėte vaizdą:

Dėmesį skirti „moduliui“ :Galite manyti, kad modulis yra medžiagos „standumas“.

Stikloplis

Panašiai kaip stipri lazda, ji yra stipri ir ne lengvai nutrūksta, tačiau ją lūžtant jėga, ji linksta ir išsitempia žymiai.

Angliavandenis

Panašiai kaip kietas plieninis strypas, ji ne tik stipri, bet ir labai atspari deformacijai. Ta pačia jėga lūžtant beveik nepajuda.
Ši „nelinkstanti“ savybė yra labai svarbi aukščiausios klasės srityje. Pavyzdžiui:

(1) F1 automobilis: rėmas turi būti itin standus, kad greitaeigėse posūkiuose išlaikytų tikslų valdymą, nes bet kokia nedidelė deformacija gali būti fatali.
(2) Aviacija ir kosmonautika: sparnų ir korpuso konstrukcijos turi deformuotis minimaliai esant didelėms apkrovoms, kad būtų užtikrintas aerodinaminis našumas ir saugumas.
(3) Geriausias badmintono raketas: smūgio metu kuo mažesnis raketos rėmo deformacija, tuo tiesioginis jėgos perdavimas, aiškesnis jausmas, kurį suteikia „aukšto modulio anglies pluoštas“.

Kiekvienas turi savo trūkumų

anglies pluoštas:

(1) Trapumas: nors ir kietas bei stiprus, tačiau silpnas smūgio atsparumas, smarkus aštrių daiktų smūgis lengvai gali sulaužyti, o ne sulenkti.
(2) Elektros laidumas: tai vienu metu tiek privalumas, tiek trūkumas. Kai reikia izoliacijos (pvz., elektros įrangoje), tai tampa paslėpta grėsme.
(3) Kaina: vėlgi, brangu!

Stikloplis

(1) Gera atsparumo tempimui savybė: smūgio atsparumas stipresnis nei anglies pluoštas, gali įtrūkti tik po smūgio, o ne subyrėti iš karto.
(2) Gerą izoliaciją: puikios elektroizoliacinės medžiagos, platesnis taikymo diapazonas.
(3) Kainos pranašumas: ten, kur nereikalinga ekstremali standumas ir mažas svoris, tai nepakeičiamas kainos ir našumo karalius.

Taikymo scenarijus

Abiejų pluošto tipų „darbo pasidalijimas“ gerai nustatytas ir iš esmės yra pusiausvyros siekimas tarp „našumo poreikių“ ir „kainos biudžeto“:

Anglies pluoštas: „našumo karalius“ aukščiausio lygio srityje

(1) Oro kosmoso pramonė: lėktuvo korpusas, palydovų tvirtinimai (30 % mažesnis svoris gali ženkliai sumažinti kuro sąnaudas ir paleidimo išlaidas);
(2) Aukštosios technologijos gamyba: supercar kėbulai, F1 lenktynių detalės, anglies pluošto ratai (atsižvelgiant tiek į stiprumą, tiek į lengvumą);
(3) Sporto reikmenys: aukštos kokybės badmintono raketas, žvejybos meškeres, slidės (didelis tamprumo modulis, tiksliau jaučiamas pojūtis);
(4) Specialios scenarijos: medicinos įranga, karinė įranga (atspari aukštai temperatūrai, korozijai ir neturi magnetinio trikdžio).

Stiklo pluoštas: „Praktiškas naudojimas“ kasdieniame gyvenime

(1) Statybos pramonė: išorinių sienų šilumos izoliacijos plokštės, stiklo pluoštu armuoto plastiko čerpės, anti-korozinės sienų plokštės (atsparios orams ir nebrangios);
(2) Transportas: šaldomų sunkvežimių kėbulai, mobilieji nameliai, įprasti laivų korpusai (atsparūs korozijai, lengvai formuojami);
(3) Elektra ir elektronika: grandynų plokštės pagrindas, izoliacinė įmova (gera izoliacija, kainos efektyvumas);
(4) Kasdienio naudojimo daiktai: stiklo pluoštu armuotas plastikas (SPP), aplinkai draugiški šiukšliadėžiai, vamzdžiai (ilgaamžiai ir suvaldytos kainos).

Apibendrinant: kodėl skirtumas toks didelis?

Grįžtant prie pradinio klausimo, atsakymas aiškus:

Žaliavos ir procesas: Anglies pluošto gamyba yra tarsi „fenikso prisikėlimas“, o žaliavų bei technologijų kaina yra žymiai aukštesnė nei „lydomo“ stiklo pluošto.

Našumo riba: Anglies pluoštas savo specifinėje stiprybėje ir specifiniame standume – dviejuose pagrindiniuose rodikliuose – smarkiai pranašesnis už stiklo pluoštą, ypač srityse, kur reikalaujama maksimalios standumo ir svorio mažinimo, jis nepakeičiamas.

Rinka ir pozicionavimas: Anglies pluoštas tarnauja pažangiausioms pramonės šakoms ir aukštos klasės vartotojams, tai „technologijomis grindžiamas“ produktas; stiklo pluoštas giliai įsitvirtinęs įvairiose pramonės ir civilinėse srityse, tai „rinka valdomas“ produktas.

Taigi, kitą kartą, kai svertumėte anglies pluošto žvejybos meškerę ar dviračio rėmą, jausite ne tik produkto lengvumą ir kietumą, bet ir visa eilę pažangių medžiagų mokslų, sudėtingų technologijų bei ekstremalaus našumo siekio koncentraciją. Stiklo pluoštas, priešingai, yra tyli, patikima ir prieinama „senas draugas“ mūsų gyvenime.