Jaká je tvrdost uhlíkových vláken ve srovnání s ocelí? Je uhlíkové vlákno náchylné k snadnému lámání?
Široké uznání uhlíkových vláken od jejich počátečních aplikací až po současnost je z velké části způsobeno jejich výhodami vysokého výkonu, zejména vlastnostmi nízké hmotnosti. V mnoha průmyslových odvětvích jsou uhlíková vlákna oblíbená pro svou pevnost a odolnost. Jak pevné je uhlíkové vlákno a je náchylné k snadnému rozbití? Kolikrát je uhlíkové vlákno tvrdší ve srovnání s ocelí?
Uhlíkové vlákno je z hlediska pevnosti osmkrát tvrdší než ocel. Jedná se o vláknitý materiál s vysokým obsahem uhlíku přes 95 %. Má pevnost v tahu až 3500 MPa a modul v tahu 250 GPa, což ve srovnání s normální ocelí vykazuje vynikající pevnostní vlastnosti. Tato vysoká pevnost je kritickým důvodem, proč uhlíková vlákna mohou v mnoha oblastech nahradit tradiční ocel.
Pokud jde o snadnost lámání, prameny uhlíkových vláken, zejména jednotlivá vlákna, se mohou snadno lámat, protože jsou mnohem tenčí než lidské vlasy. Ocelové prameny podobné velikosti by se však také snadno přetrhly. Vysoká axiální pevnost pramenů uhlíkových vláken je činí náchylnými k prasknutí při bočních silách, což přispívá k dojmu, že uhlíková vlákna jsou náchylná k lámání.
V produktech z uhlíkových vláken jsou tisíce nekonečných uhlíkových vláken kombinovány pomocí materiálu pryskyřicové matrice a pokládány pod různými úhly, aby se dosáhlo vysokého modulu ohybu. Pokud jsou tyto produkty vystaveny zatížení přesahujícímu jejich standardní limity, může to vést k částečnému přetržení pramenů uhlíkových vláken namísto úplného selhání. Tato vlastnost je důvodem, proč se produkty z uhlíkových vláken používají v aplikacích absorpce energie při nárazu automobilů.
