Нүүрстөрөгчийн файбер нь хөнгөн цагааныг олон төрлийн хэрэглээнд орлуулж байгаа бөгөөд сүүлийн хэдэн арван жилд үүнийг хийж байна. Эдгээр утаснууд нь онцгой хүч чадал, хөшүүн чанараараа алдартай бөгөөд маш хөнгөн жинтэй байдаг. Карбон файбер утаснуудыг янз бүрийн давирхайтай хослуулан нийлмэл материал үүсгэдэг. Эдгээр нийлмэл материалууд нь шилэн ба давирхайн шинж чанарыг ашигладаг. Энэ нийтлэлд нүүрстөрөгчийн файбер болон хөнгөн цагааны шинж чанарыг харьцуулж, материал бүрийн давуу болон сул талуудыг харуулсан болно.
Нүүрстөрөгчийн шилэн ба Хөнгөн цагааныг хэмжсэн
Хоёр материалыг харьцуулахад ашигласан өөр өөр шинж чанаруудын тодорхойлолтыг доор харуулав.
Уян хатан байдлын модуль = Материалын "хөшүүн". Материалын ачаалал ба суналтын харьцаа. Материалын уян харимхай муж дахь стресс ба деформацийн муруйны налуу.
Хамгийн дээд суналтын бат бэх = эвдрэхээс өмнө материалын тэсвэрлэх хамгийн их ачаалал.
Нягт = нэгж эзэлхүүн дэх материалын масс.
Өвөрмөц хөшүүн чанар = Уян хатан байдлын модулийг материалын нягтралд хуваасан. Өөр өөр нягтралтай материалыг харьцуулахад ашигладаг.
Тусгай суналтын бат бэх = Суналтын бат бэхийг материалын нягтралд хуваасан.
Энэхүү мэдээллийг харгалзан дараах хүснэгтэд карбон файбер болон хөнгөн цагааныг харьцуулсан болно.
Анхаар: Эдгээр тоонд олон хүчин зүйл нөлөөлж болно. Эдгээр нь ерөнхий дүгнэлт юм; үнэмлэхүй хэмжилт биш. Жишээлбэл, өөр өөр карбон файбер материалыг илүү өндөр хатуулаг эсвэл бат бөх чанараар авах боломжтой бөгөөд ихэнхдээ бусад шинж чанарыг бууруулдаг.
| Хэмжилт | Нүүрстөрөгчийн шилэн | Хөнгөн цагаан | Нүүрстөрөгч/Хөнгөн цагаан Харьцуулалт |
| Уян хатан байдлын модуль (E) GPa | 70 | 68.9 | 100% |
| Суналтын бат бэх (σ) МПа | 1035 | 450 | 230% |
| Нягт (ρ) г/см3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Тусгай хөшүүн чанар (E/ρ) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Тусгай суналтын бат бэх (σ /ρ) | 647 | 166 | 389% |
Энэхүү графикаас харахад нүүрстөрөгчийн файбер нь хөнгөн цагааны суналтын бат бэхээс ойролцоогоор 3.8 дахин, тусгай хөшүүн чанар нь хөнгөн цагааныхаас 1.71 дахин их байна.
Нүүрстөрөгчийн файбер ба хөнгөн цагааны дулааны шинж чанарыг харьцуулах
Нүүрстөрөгчийн файбер ба хөнгөн цагааны хоорондох ялгааг харуулсан өөр хоёр шинж чанар нь дулааны тэлэлт ба дулаан дамжилтын илтгэлцүүр юм.
Дулааны тэлэлт нь температур өөрчлөгдөхөд материалын хэмжээ хэрхэн өөрчлөгдөхийг тодорхойлдог.
| Хэмжилт | Нүүрстөрөгчийн шилэн | Хөнгөн цагаан | Хөнгөн цагаан/Нүүрстөрөгч Харьцуулалт |
| Дулааны тэлэлт | 2 инч/ин/°F | 13 инч/ин/°F | 6.5 |
Хөнгөн цагааны дулааны тэлэлт нь нүүрстөрөгчийн эслэгээс ойролцоогоор зургаа дахин их байдаг.
Давуу болон сул талууд
Нарийвчилсан материал, системийг зохион бүтээхдээ инженерүүд ямар материалын шинж чанар нь тодорхой хэрэглээнд хамгийн чухал болохыг тодорхойлох ёстой. Өндөр бат бөх, жингийн хувьд өндөр хөшүүн чанар чухал үед нүүрстөрөгчийн эслэг нь ойлгомжтой сонголт юм. Бүтцийн дизайны хувьд жин нэмэх нь амьдралын мөчлөгийг богиносгож эсвэл муу гүйцэтгэлд хүргэж болзошгүй үед дизайнерууд илүү сайн барилгын материал болох карбон файберыг хайх хэрэгтэй. Бат бөх чанар чухал бол нүүрстөрөгчийн эслэгийг бусад материалтай хялбархан нэгтгэж, шаардлагатай шинж чанарыг олж авдаг.
Карбон файберын дулааны тэлэлтийн бага шинж чанар нь өндөр нарийвчлал шаарддаг бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд чухал давуу тал бөгөөд температурын хэлбэлзэлтэй нөхцөлд хэмжээсийн тогтвортой байдал: оптик төхөөрөмж, 3D сканнер, телескоп гэх мэт.
Нүүрстөрөгчийн файбер ашиглах нь бас хэд хэдэн сул талуудтай. Нүүрстөрөгчийн эслэг нь гарахгүй. Ачааллын дор карбон файбер нь нугалж, шинэ хэлбэрт (уян) байнга нийцэхгүй. Нүүрстөрөгчийн файбер материалын суналтын бат бэх нь хэтэрсэн тохиолдолд нүүрстөрөгчийн файбер гэнэт бүтэлгүйтдэг. Инженерүүд энэ зан үйлийг ойлгож, бүтээгдэхүүний загвар гаргахдаа аюулгүй байдлын хүчин зүйлсийг багтаасан байх ёстой. Нүүрстөрөгчийн шилэн эд анги нь нүүрстөрөгчийн файбер үйлдвэрлэхэд өндөр өртөгтэй, өндөр чанартай нийлмэл эд анги бүтээхэд ихээхэн ур чадвар, туршлагатай байдаг тул хөнгөн цагаанаас хамаагүй илүү үнэтэй байдаг.
Шуудангийн цаг: 2021 оны 6-р сарын 24-ний хооронд