Aká je tvrdosť uhlíkových vlákien v porovnaní s oceľou? Je uhlíkové vlákno náchylné na ľahké lámanie?
Široké uznanie uhlíkových vlákien od ich počiatočných aplikácií až po súčasnosť je do značnej miery spôsobené ich vysokovýkonnými výhodami, najmä ich ľahkými vlastnosťami. V mnohých priemyselných odvetviach sú uhlíkové vlákna obľúbené pre svoju pevnosť a odolnosť. Aké silné je uhlíkové vlákno a je náchylné na ľahké zlomenie? Koľkokrát je uhlíkové vlákno tvrdšie v porovnaní s oceľou?
Uhlíkové vlákno je z hľadiska pevnosti osemkrát tvrdšie ako oceľ. Ide o vláknitý materiál s vysokým obsahom uhlíka nad 95 %. Má pevnosť v ťahu až 3 500 MPa a modul v ťahu 250 GPa, čím vykazuje vynikajúcu pevnosť v porovnaní s normálnou oceľou. Táto vysoká pevnosť je kritickým dôvodom, prečo uhlíkové vlákna môžu nahradiť tradičnú oceľ v mnohých oblastiach.
Pokiaľ ide o ľahké lámanie, pramene uhlíkových vlákien, najmä jednotlivé vlákna, sa môžu ľahko zlomiť, pretože sú oveľa tenšie ako ľudské vlasy. Oceľové lanká podobnej veľkosti by sa však tiež ľahko zlomili. Vysoká axiálna pevnosť prameňov uhlíkových vlákien ich robí náchylnými na zlomenie pri bočných silách, čo prispieva k pocitu, že uhlíkové vlákna sú náchylné na zlomenie.
Vo výrobkoch z uhlíkových vlákien sa tisíce súvislých uhlíkových vlákien kombinujú pomocou materiálu živicovej matrice a ukladajú sa pod rôznymi uhlami, aby sa dosiahol vysoký modul ohybu. Ak sú tieto produkty vystavené zaťaženiu presahujúcemu ich štandardné limity, môže to viesť k čiastočnému pretrhnutiu prameňov uhlíkových vlákien namiesto úplného zlyhania. Táto vlastnosť je dôvodom, prečo sa produkty z uhlíkových vlákien používajú v aplikáciách absorpcie energie pri nárazoch automobilov.
