Carbon Fiber vs. Fiberglass: Bakit may malaking pagkakaiba sa presyo at pagganap para sa parehong fiber?

Carbon Fiber vs. Fiberglass: Bakit may malaking pagkakaiba sa presyo at pagganap para sa parehong fiber?

Napaisip ka na ba dito? Maaaring umabot sa ilang libong dolyar ang isang mataas na uri ng carbon fiber na fishing rod, samantalang kahit ordinaryong fiberglass fishing rod ay maaaring bilhin sa ilang daanang dolyar. Pareho silang "fiber", at parang magkakapatid ang tunog ng kanilang pangalan, bakit ganoon kalaki ang agwat sa presyo at pagganap, hanggang sa magiging "maharlika" at "karaniwan" ang pagkakaiba? Ngayon, susuriin natin ang carbon fiber at fiberglass, ang magkaparehong "pamilya ng fiber", upang malaman kung ano talaga ang kanilang pagkakaiba sa loob.

Mula sa magkaibang pinagmulan: ang "pangalawang henerasyon ng mayaman" at ang mga "manggagawa" sa mundo ng materyales.

Upang maunawaan ang pagkakaiba, kailangan nating simulan sa kanilang "lahi".

Fiberglass

Ang pangunahing sangkap ay silica, at madaling matatagpuan sa napakalaking dami ang mga hilaw na materyales na ito sa mundo nang may mababang gastos. Sa pamamagitan ng mataas na temperatura sa pagtunaw, paghila, at iba pang proseso, nabubuo ang glass fiber. Parang karaniwang pinagmulan ngunit matibay na "manggagawa", lumalaban sa mundo gamit ang murang halaga.

Carbon Fiber

Ang pangunahing bahagi ay carbon. Karaniwang mga organic polymer tulad ng polyacrylonitrile, aspalto, o viscose fibers ang mga ninuno nito. Ang mga filament na ito ay kailangang dumaan sa libu-libong digri ng mataas na temperatura para sa carbonization at graphitization na proseso, sa ilalim ng proteksyon ng inert gas, upang mapalabas ang mga di-karbon na atom, at sa huli ay bumuo ng isang super material na naglalaman ng higit sa 90% carbon. Ang prosesong ito ay kumplikado, nakakapagod sa enerhiya, may matibay na hadlang sa teknolohiya, at tinatawag sa industriya ng materyales na "bakal". Dahil dito, ang carbon fiber ay parang isang maingat na inalagaang bagay na lumulubog sa malaking gastos. mga Rehensyon "mayamang ikalawang henerasyon" o "nangungunang atleta".
Mula pa sa pagsilang, napagkasunduan nang magkakaiba ang gastos. Isang ginagamit ang "buhangin", ang isa naman ay "mga hilaw na kemikal + kumplikadong proseso", kaya ang "marangyang" presyo ng carbon fiber ay nakabaon na simula pa sa umpisa.

Paghahambing ng Pagganap: Bakit Hari ang Carbon Fiber?

Hindi sapat na tingnan ang resume, kailangan nating tingnan ang tunay na kakayahan. Narito ang isang tsart ng paghahambing sa pagganap para sa iyong kaalaman:

Tutok sa "modulus" :Maari mong iisipin ang modulus bilang ang "katigasan" ng materyales.

Fiberglass

Tulad ng matibay na tungkod, malakas ito at hindi madaling putulin, ngunit kapag pinutol mo ito ng puwersa, malaki ang pagbibiloy at pagde-deform nito.

Carbon Fiber

Tulad ng matigas na bakal, hindi lamang ito malakas kundi lubos din na nakikipaglaban sa pagde-deform. Kapag ginamit mo ang parehong puwersa para putulin, halos hindi ito gumagalaw.
Mahalaga ang katangiang "hindi lumiligid" sa mataas na antas ng larangan. Halimbawa:

(1) F1 car: dapat sobrang tibay ng frame upang mapanatili ang tumpak na paghawak sa mataas na bilis, anumang maliit na pagbaluktot ay nakamamatay.
(2) Aerospace: ang mga istraktura ng pakpak at fuselage ay nangangailangan ng minimum na pagbabago sa ilalim ng mabigat na karga upang matiyak ang aerodynamic performance at kaligtasan.
(3) Nangungunang badminton racket: sa sandaling hinahampas ang bola, mas maliit ang pagdeform ng frame ng racket, mas direkta ang paglipat ng puwersa, mas malinaw ang pakiramdam, na siya namang karanasan na dala ng "high modulus carbon fiber".

Bawat isa ay may sariling kahinaan

carbon Fiber:

(1) madaling pumutok: bagaman matigas at matibay, mahina ang resistensya sa impact; kapag hinampas ng matulis na bagay o malakas na bugso, madali itong pumutok, imbes na lumigid.
(2) Konduktibidad: parehong kalamangan at kahinaan ito. Sa pangangailangan ng pagkakabukod (tulad ng mga kagamitang elektrikal), ito ay naging nakatagong panganib.
(3) Presyo: muli, mahal!

Fiberglass

(1) Magandang tibay: mas matibay sa impact kaysa carbon fiber, maaaring lang masira nang hindi agad nadudurog kapag nahampas.
(2) Magandang pagkakabukod: mahusay na materyales sa pagkakabukod ng kuryente, mas malawak ang aplikasyon.
(3) Ventaha sa gastos: kung saan hindi kailangan ang sobrang rigidity at magaan na timbang, ito ang hindi mapapantayan sa halaga at pagganap.

Sitwasyon ng Paggamit

Ang "panghihimasok ng trabaho" sa pagitan ng dalawang uri ng hibla ay mahusay nang itinatag at ito ay mahalagang isang pagbubuhat sa pagitan ng "mga pangangailangan sa pagganap" at "badyet sa gastos":

Carbon fiber: ang "hari ng pagganap" sa mataas na larangan

(1) Aerospace: katawan ng eroplano, mga suporta ng satellite (30% na pagbawas sa timbang ay makakabawas nang malaki sa pagkonsumo ng gasolina at gastos sa paglunsad);
(2) Mataas na produksyon: mga katawan ng supercar, bahagi ng F1 racing, carbon fiber na gulong (isinasama ang parehong lakas at magaan na timbang);
(3) Mga kagamitan sa palakasan: mataas na antas na raket sa badminton, pangingisda, skis (mataas na module ng elastisidad, mas tumpak na pakiramdam);
(4) Mga espesyal na sitwasyon: mga kagamitan sa medisina, kagamitan militar (tumatagal sa mataas na temperatura, lumalaban sa korosyon, at walang magnetic interference).

Fiberglass: "Praktikal na Gamit" sa Kabuhayang Bayan

(1) Industriya ng Konstruksyon: mga panel para sa panlabas na pader na may thermal insulation, mga tile na pinatibay ng fiberglass, mga panel na antikalawang (lumalaban sa panahon at mura);
(2) Transportasyon: mga kubeta ng trak na may ref, mga katawan ng RV, karaniwang bangka (lumalaban sa kalawang, madaling ihulma);
(3) Elektrikal at Elektroniko: substrate ng circuit board, sleeve na may insulasyon (magandang insulasyon, murang gastos);
(4) Pang-araw-araw na Kagamitan: mga muwebles na pinatibay ng fiberglass (FRP), eco-friendly na basurahan, tubo (matibay at kontrolado ang gastos).

Sa kabuuan: bakit gaano kalaki ang agwat?

Bumabalik sa ating orihinal na tanong, malinaw ang sagot:

Materyal na hilaw at proseso: Ang paghahanda ng carbon fiber ay isang "Phoenix Rising", at mas mataas ang gastos ng materyales na hilaw at mga proseso kumpara sa "melt-drawn" glass fiber.

Limitasyon ng Pagganap: Sa carbon fiber, sa mga tuktok na tagapagpahiwatig na tiyak na lakas at tiyak na modulus, umabot ito sa pagbubuwal sa glass fiber, lalo na sa larangan ng rigidity at pagbabawas ng timbang, hindi ito mapapalitan.

Pamilihan at Posisyon: Ang carbon fiber ay naglilingkod sa mga nangungunang industriya at mga mamimili sa mataas na antas, at ito ay isang "teknolohiyang-bidang" produkto; ang glass fiber ay lubos na pinapaunlad sa malawak na mga larangan ng pang-industriya at sibilyan, at ito ay isang "pamilihang-bidang" produkto.

Kaya sa susunod na timbangin mo ang isang carbon fiber na pangingisda rod o bike frame, ang nararamdaman mo ay hindi lang ang kagaan at kabigatan ng produkto, kundi pati na rin ang buong hanay ng makabagong agham sa materyales, kumplikadong teknolohiya, at ang pagnanais na maabot ang pinakamataas na pagganap. Ang fiberglass naman ay isang tahimik, maaasahan, at abot-kayang "matandang kaibigan" sa ating mga buhay.