Về ưu điểm của sợi aramid so với sợi carbon

Hiện nay, trong lĩnh vực vật liệu composite mới, sợi aramid và sợi carbon là những nguyên liệu thô được sử dụng rộng rãi. Mặc dù cả hai đều có độ bền kéo và mô đun cực cao nhưng có nhiều điểm khác biệt về hiệu suất và cách sử dụng. Vậy sự khác biệt được phản ánh ở đâu?
Sợi carbon là loại sợi có độ bền cao và mô đun cao với hàm lượng carbon trên 90%. Nó có các đặc tính như chịu nhiệt độ cao, chống ma sát, dẫn điện, dẫn nhiệt và chống ăn mòn. Bề ngoài của nó là dạng sợi, mềm và có thể được gia công thành nhiều loại vải khác nhau. Về mặt sử dụng, nó chủ yếu được chế tạo thành vật liệu composite gia cố cho vật liệu kết cấu máy bay, vật liệu che chắn và khử điện từ, dây chằng nhân tạo và các vật liệu thay thế cơ thể khác, cũng như vật liệu sản phẩm công nghệ cao để sản xuất vỏ tên lửa, tàu động cơ, công nghiệp. robot, tấm ô tô, v.v.
Aramid là một loại sợi tổng hợp công nghệ cao mới, cũng có các đặc tính tuyệt vời như độ bền cực cao, mô đun cao, chịu nhiệt độ cao, kháng axit và kiềm và trọng lượng nhẹ. Ở 560 độ, nó không bị phân hủy hoặc tan chảy, có khả năng cách nhiệt và chống lão hóa tốt và có vòng đời dài. Sợi aramid là loại vật liệu rất quan trọng cho ngành công nghiệp quốc phòng và quân sự, rất phù hợp với nhu cầu chiến tranh hiện đại. Nó cũng được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc gia, chẳng hạn như hàng không vũ trụ, cơ điện, xây dựng, ô tô, đồ thể thao, v.v. Hiện tại, khoảng 7-8% sản phẩm aramid được sử dụng cho áo chống đạn, mũ bảo hiểm, v.v. ., trong khi vật liệu hàng không vũ trụ và vật liệu thể thao chiếm khoảng 40%; Các vật liệu như khung lốp, băng tải chiếm khoảng 20%, dây thừng có độ bền cao chiếm khoảng 13%.
Mặc dù cả hai hiện nay là vật liệu gia cố phổ biến nhất nhưng vẫn có một số khác biệt về hiệu suất của chúng, chủ yếu biểu hiện ở
1. Về tính chất cơ học, độ bền kéo của aramid có thể đạt tới 2815Mpa, mô đun đàn hồi là 126Gpa, độ giãn dài khi đứt là 2,5% và mật độ là 1,44g / cm ^ 3, kém hơn một chút so với cường độ của sợi carbon. Tuy nhiên, đặc điểm đáng chú ý của aramid là khả năng chống va đập, độ giãn dài cao hơn và trọng lượng nhẹ hơn.
2. Về độ ổn định, aramid có độ ổn định nhiệt rất tốt, có thể phân hủy mà không bị biến dạng dưới nhiệt độ cao. Nó có thể được sử dụng trong thời gian dài ở 180 độ, cường độ và mô đun của nó không thay đổi sau một tuần ở 150 độ. Hệ số giãn nở nhiệt là -2x10 ^ -6. So với aramid, sợi carbon cũng có độ ổn định nhiệt vượt trội.
3. Về đặc tính nhiệt hóa, aramid có khả năng chống chịu tốt với môi trường và khả năng chống chịu mạnh với các hóa chất trung tính. Tuy nhiên, nó dễ bị ăn mòn bởi chất kiềm và axit mạnh, kém hơn một chút so với tính chất nhiệt hóa của sợi carbon.
Tuy nhiên, so với sợi carbon, sợi aramid còn có những ưu điểm khác:
1. Sợi aramid không dẫn điện và khi được sử dụng để gia cố tương tự như kết cấu bê tông, không cần phải xem xét các hạn chế như cần cách ly với các thanh thép.
2. Sợi carbon có khả năng chống cắt thấp và dễ bị gãy. Bán kính vát của cấu trúc không được nhỏ hơn 20 mm và chỉ cần một nửa (10 mm) aramid.
3. Ưu điểm đàn hồi của aramid nằm ở khả năng chịu được tải trọng động và lực tác động cục bộ. Xét về khả năng vận hành trong quá trình thi công, aramid chắc chắn là vật liệu phù hợp nhất.
Chế độ hư hỏng sau khi gia cố bằng sợi carbon là giòn mà không có dấu hiệu rõ ràng, do đó, khi thiết kế kết cấu, phải áp dụng hệ số an toàn lớn hơn. Tuy nhiên, mô đun đàn hồi của vải sợi aramid thấp và độ giãn dài cao. Qua thực nghiệm đã chứng minh quá trình hư hỏng của các cấu kiện bê tông trơn bị hư hỏng được gia cố bằng vải sợi aramid vẫn còn dẻo khi chịu tải lại.
Tóm lại, so với sợi carbon, aramid có độ bền và tính chất hóa học thấp hơn một chút, nhưng các đặc tính khác của nó đã mở rộng phạm vi ứng dụng của nó. Ví dụ, sợi aramid không dẫn điện nên rõ ràng là không phù hợp để sử dụng vải sợi carbon trong các công trình có nhiều thiết bị điện hơn như tàu điện ngầm và nhà máy công nghiệp. Ngoài ra, khi sử dụng sợi carbon để gia cố kết cấu bê tông, cần đảm bảo cách ly với các thanh thép để chống ăn mòn điện hóa và việc sử dụng sợi aramid không bị hạn chế bởi điều kiện này. Ngoài ra, sợi carbon có thể được sử dụng để gia cố những ngôi nhà có tải trọng tương đối ổn định. Đối với cốt thép dẻo dưới tải trọng động và tác động cục bộ, vật liệu sợi aramid chắc chắn là sự lựa chọn tốt nhất cho sự rung động thường xuyên ở các khu vực cầu đường.