Sobre els avantatges de les fibres d'aramida en comparació amb les fibres de carboni

Actualment, en el camp dels nous materials compostos, les fibres d'aramida i les fibres de carboni són matèries primeres molt utilitzades. Tot i que tots dos tenen una resistència a la tracció i un mòdul extremadament elevats, hi ha moltes diferències en el rendiment i l'ús. Aleshores, en què es reflecteixen les diferències?
La fibra de carboni és una fibra d'alta resistència i alt mòdul amb un contingut de carboni superior al 90%. Té característiques com ara resistència a alta temperatura, resistència a la fricció, conductivitat, conductivitat tèrmica i resistència a la corrosió. El seu aspecte és fibrós, suau i es pot processar en diversos teixits. Pel que fa a l'ús, es fa principalment amb materials compostos reforçats per a materials estructurals d'avions, blindatge electromagnètic i materials d'electrificació, lligaments artificials i altres materials substitutius del cos, així com materials de productes d'alta tecnologia per a la fabricació de carcasses de coets, vaixells a motor, industrials. robots, panells d'automòbils, etc.
L'aramida és un nou tipus de fibra sintètica d'alta tecnologia, que també té excel·lents propietats com ara una resistència ultra alta, un mòdul elevat, una resistència a alta temperatura, una resistència àcid i àlcali i un pes lleuger. A 560 graus, no es descompon ni es fon, té un bon aïllament i resistència a l'envelliment i té un cicle de vida llarg. La fibra d'aramida és un material molt important per a la defensa nacional i la indústria militar, que és molt adequat per a les necessitats de la guerra moderna. També s'utilitza àmpliament en diversos aspectes de l'economia nacional, com ara aeroespacial, electromecànica, construcció, automòbils, articles esportius, etc. Actualment, al voltant del 7-8% dels productes d'aramida s'utilitzen per a armilles antibales, cascs, etc. ., mentre que els materials aeroespacials i els materials esportius representen al voltant del 40%; Materials com el marc del pneumàtic i la cinta transportadora representen al voltant del 20% i les cordes d'alta resistència representen al voltant del 13%.
Tot i que actualment els dos són els materials de reforç més populars, encara hi ha algunes diferències en el seu rendiment, que es manifesten principalment en
1. Pel que fa a les propietats mecàniques, la resistència a la tracció de l'aramida pot arribar als 2815Mpa, el mòdul elàstic és de 126Gpa, l'allargament a la ruptura és del 2,5% i la densitat és de 1,44 g/cm ^ 3, que és lleugerament inferior a la resistència de fibra de carboni. Tanmateix, la característica notable de l'aramida és la seva resistència a l'impacte, major allargament i menor pes.
2. Pel que fa a l'estabilitat, l'aramida té una molt bona estabilitat tèrmica, que es pot descompondre sense deformació a alta temperatura. Es pot utilitzar durant molt de temps a 180 graus, i la seva força i mòdul no canvien després d'una setmana a 150 graus. El coeficient d'expansió tèrmica és -2x10 ^ -6. En comparació amb l'aramida, la fibra de carboni també té una estabilitat tèrmica superior.
3. Pel que fa a les propietats termoquímiques, l'aramida té una bona resistència als mitjans i una forta resistència als productes químics neutres. Tanmateix, es corroeix fàcilment per àcids i àcids forts, que és lleugerament inferior a les propietats termoquímiques de la fibra de carboni.
Tanmateix, en comparació amb la fibra de carboni, la fibra d'aramida també té altres avantatges:
1. Les fibres d'aramida no són conductores i, quan s'utilitzen per a reforços similars a estructures de formigó, no cal tenir en compte restriccions com ara la necessitat d'aïllar-se de les barres d'acer.
2. La fibra de carboni té una baixa resistència al tall i és propensa a trencar-se. El radi de xamfrà de construcció no ha de ser inferior a 20 mm i només es necessita la meitat (10 mm) d'aramida.
3. L'avantatge elàstic de l'aramida rau en la seva capacitat de suportar càrregues dinàmiques i forces d'impacte locals. Pel que fa a l'operabilitat durant la construcció, l'aramida és sens dubte el material més adequat.
El mode de fallada després del reforç de fibra de carboni és fràgil sense signes evidents, per tant, com a disseny estructural, s'ha d'adoptar un factor de seguretat més gran. Tanmateix, el mòdul elàstic de la tela de fibra d'aramida és baix i l'allargament és elevat. Mitjançant experiments, s'ha demostrat que el procés de fallada dels components de formigó planer danyats reforçats amb tela de fibra d'aramida encara és plàstic quan es torna a carregar.
En resum, en comparació amb la fibra de carboni, l'aramida té una resistència i propietats químiques lleugerament inferiors, però les seves altres característiques han ampliat els seus camps d'aplicació. Per exemple, les fibres d'aramida no són conductores, per la qual cosa òbviament no és adequat utilitzar tela de fibra de carboni en estructures amb més equips elèctrics com ara metro i plantes industrials. A més, quan s'utilitza fibra de carboni per reforçar estructures de formigó, cal assegurar-se que estigui aïllada de les barres d'acer per evitar la corrosió electroquímica, i l'ús de fibres d'aramida no està limitat per aquesta condició. A més, la fibra de carboni es pot utilitzar per al reforç de cases amb càrregues relativament estables. Per al reforç dúctil sota càrregues dinàmiques i impactes locals, els materials de fibra d'aramida són, sens dubte, la millor opció per a vibracions freqüents en camps de carreteres i ponts.