Uglerod tolasi tobora ko'proq turli xil ilovalarda alyuminiy o'rnini bosmoqda va so'nggi bir necha o'n yilliklarda shunday qilmoqda. Ushbu tolalar o'zining ajoyib kuchi va qattiqligi bilan mashhur va ayni paytda juda engildir. Kompozit materiallarni yaratish uchun uglerod tolasi iplari turli qatronlar bilan birlashtiriladi. Ushbu kompozit materiallar ham tolalar, ham qatronlar xususiyatlaridan foydalanadi. Ushbu maqola uglerod tolasining alyuminiyga nisbatan xususiyatlarini, har bir materialning ba'zi ijobiy va salbiy tomonlarini taqqoslash imkonini beradi.
Uglerod tolasi va alyuminiy o'lchovi
Quyida ikkita materialni solishtirish uchun ishlatiladigan turli xususiyatlarning ta'riflari keltirilgan:
Elastiklik moduli = Materialning "qattiqligi". Material uchun kuchlanish va kuchlanish nisbati. Elastik mintaqadagi material uchun kuchlanish va deformatsiya egri chizig'ining qiyaligi.
Yakuniy kuchlanish kuchi = materialning sinishidan oldin bardosh bera oladigan maksimal kuchlanish.
Zichlik = materialning birlik hajmdagi massasi.
Maxsus qattiqlik = Elastiklik moduli materialning zichligiga bo'linadi. Turli xil zichlikdagi materiallarni solishtirish uchun ishlatiladi.
Maxsus kuchlanish kuchi = Materialning zichligiga bo'lingan kuchlanish kuchi.
Ushbu ma'lumotni hisobga olgan holda, quyidagi jadval uglerod tolasi va alyuminiyni taqqoslaydi.
Eslatma: Bu raqamlarga ko'p omillar ta'sir qilishi mumkin. Bu umumlashtirish; mutlaq o'lchovlar emas. Misol uchun, turli xil uglerod tolasi materiallari yuqori qattiqlik yoki kuchga ega, ko'pincha boshqa xususiyatlarning kamayishi bilan bir qatorda mavjud.
| O'lchov | Karbon tolasi | alyuminiy | Uglerod/alyuminiy Taqqoslash |
| Elastiklik moduli (E) GPa | 70 | 68.9 | 100% |
| Kuchlanish kuchi (s) MPa | 1035 | 450 | 230% |
| Zichlik (r) g/sm3 | 1.6 | 2.7 | 59% |
| Maxsus qattiqlik (E/r) | 43.8 | 25.6 | 171% |
| Maxsus kuchlanish kuchi (s /r) | 647 | 166 | 389% |
Ushbu jadval uglerod tolasining o'ziga xos kuchlanish kuchi alyuminiynikidan taxminan 3,8 baravar va o'ziga xos qattiqligi alyuminiynikidan 1,71 baravar ko'p ekanligini ko'rsatadi.
Uglerod tolasi va alyuminiyning termal xususiyatlarini solishtirish
Uglerod tolasi va alyuminiy o'rtasidagi farqni ko'rsatadigan yana ikkita xususiyat - bu issiqlik kengayishi va issiqlik o'tkazuvchanligi.
Termal kengayish harorat o'zgarganda materialning o'lchamlari qanday o'zgarishini tavsiflaydi.
| O'lchov | Karbon tolasi | alyuminiy | Alyuminiy / uglerod Taqqoslash |
| Termal kengayish | 2 dyuym/°F | 13 dyuym/°F | 6.5 |
Alyuminiy uglerod tolasidan taxminan olti marta issiqlik kengayishiga ega.
Ijobiy va salbiy tomonlari
Ilg'or materiallar va tizimlarni loyihalashda muhandislar muayyan ilovalar uchun qaysi materialning xususiyatlari muhimligini aniqlashlari kerak. Og'irlikka nisbatan yuqori kuch yoki yuqori qattiqlik bilan bog'liq bo'lsa, uglerod tolasi aniq tanlovdir. Strukturaviy dizayn nuqtai nazaridan, qo'shimcha og'irlik hayot davrlarini qisqartirishi yoki yomon ishlashga olib kelishi mumkin bo'lsa, dizaynerlar eng yaxshi qurilish materiali sifatida uglerod tolasiga qarashlari kerak. Qattiqlik muhim bo'lsa, zarur xususiyatlarni olish uchun uglerod tolasi boshqa materiallar bilan osongina birlashtiriladi.
Uglerod tolasining past issiqlik kengayish xususiyatlari yuqori aniqlik va harorat o'zgaruvchan sharoitlarda o'lchov barqarorligini talab qiladigan mahsulotlarni yaratishda muhim afzallik hisoblanadi: optik qurilmalar, 3D skanerlar, teleskoplar va boshqalar.
Uglerod tolasidan foydalanishning bir qancha kamchiliklari ham bor. Uglerod tolasi hosil bermaydi. Yuk ostida uglerod tolasi egilib qoladi, lekin doimiy ravishda yangi shaklga (elastik) mos kelmaydi. Uglerod tolasi materialining maksimal kuchlanish kuchi oshib ketganda, uglerod tolasi to'satdan ishlamay qoladi. Muhandislar ushbu xatti-harakatni tushunishlari va mahsulotlarni loyihalashda xavfsizlik omillarini hisobga olishlari kerak. Uglerod tolasi qismlari, shuningdek, uglerod tolasini ishlab chiqarish uchun yuqori xarajat va yuqori sifatli kompozit qismlarni yaratishda katta mahorat va tajribaga ega bo'lganligi sababli alyuminiydan sezilarli darajada qimmatroqdir.
Yuborilgan vaqt: 24-iyun-2021