Koltrefjar vs ál

Koltrefjar koma í stað áls í sífellt fjölbreytilegri notkun og hafa verið að gera það síðustu áratugi. Þessar trefjar eru þekktar fyrir einstakan styrk og stífleika og eru líka einstaklega léttar. Koltrefjaþræðir eru sameinuð ýmsum kvoða til að búa til samsett efni. Þessi samsettu efni nýta sér eiginleika bæði trefja og plastefnis. Þessi grein veitir samanburð á eiginleikum koltrefja á móti áli, ásamt nokkrum kostum og göllum hvers efnis.

Koltrefjar vs ál mælt

Hér að neðan eru skilgreiningar á mismunandi eiginleikum sem notaðir eru til að bera saman efnin tvö:

Mýktarstuðull = „stífleiki“ efnis. Hlutfall álags og álags fyrir efni. Halli álags vs álagsferilsins fyrir efni á teygjanlegu svæði þess.

Endanlegur togstyrkur = hámarksálag sem efni þolir áður en það brotnar.

Eðlismassi = massi efnisins á rúmmálseiningu.

Sérstífleiki = Mýktarstuðull deilt með þéttleika efnisins. Notað til að bera saman efni með ólíkan þéttleika.

Sérstakur togstyrkur = Togstyrkur deilt með þéttleika efnisins.

Með þessar upplýsingar í huga ber eftirfarandi töflu saman koltrefjar og ál.

Athugið: Margir þættir geta haft áhrif á þessar tölur. Þetta eru alhæfingar; ekki algjörar mælingar. Til dæmis eru mismunandi koltrefjaefni fáanleg með meiri stífleika eða styrk, oft með því að draga úr öðrum eiginleikum.

Þessi mynd sýnir að koltrefjar hafa ákveðinn togstyrk sem er um það bil 3,8 sinnum meiri en áli og sérstakur stífleiki sem er 1,71 sinnum meiri en ál.

Samanburður á varmaeiginleikum koltrefja og áls

Tveir eiginleikar til viðbótar sem sýna muninn á koltrefjum og áli eru varmaþensla og hitaleiðni.

Hitaþensla lýsir því hvernig mál efnis breytast þegar hitastig breytist.

Ál hefur um það bil sexfalda hitaþenslu en koltrefja.

Kostir og gallar

Við hönnun háþróaðra efna og kerfa verða verkfræðingar að ákveða hvaða efniseiginleikar skipta mestu máli fyrir tiltekna notkun. Þegar hár styrkur til þyngdar eða mikil stífni miðað við þyngd skiptir máli, er koltrefjar augljóst val. Hvað varðar byggingarhönnun, þegar aukin þyngd gæti stytt líftíma eða leitt til lélegrar frammistöðu, ættu hönnuðir að líta til koltrefja sem betra byggingarefnisins. Þegar sterkleiki er nauðsynlegur er koltrefjum auðveldlega sameinað öðrum efnum til að fá nauðsynlega eiginleika.

Lítil varmaþenslueiginleikar koltrefja eru verulegur kostur þegar búið er til vörur sem krefjast mikillar nákvæmni og víddarstöðugleika við aðstæður þar sem hitastig sveiflast: sjóntæki, þrívíddarskannar, sjónaukar o.s.frv.

Það eru líka nokkrir ókostir við að nota koltrefjar. Koltrefjar gefa ekki eftir. Við álag munu koltrefjar beygjast en ekki varanlega í samræmi við nýja lögunina (teygjanlegt). Þegar farið er yfir endanlegur togstyrkur koltrefjaefnisins mistakast koltrefjar skyndilega. Verkfræðingar verða að skilja þessa hegðun og hafa öryggisþætti til að taka tillit til þess við hönnun vöru. Hlutar úr koltrefjum eru einnig talsvert dýrari en ál vegna mikils kostnaðar við að framleiða koltrefjar og þeirrar miklu færni og reynslu sem felst í því að búa til hágæða samsetta hluta.