Kan kulfiber ruste?
Kulfiber er kemisk stabile, korrosionsbestandige og ruster ikke. Derfor fungerer den godt i barske miljøer. Men stærke oxidationsmidler, såsom hydrogenperoxid eller svovlsyre, kan påvirke det.
Ligeledes er epoxyharpiks inert og vil ikke ruste eller korrodere. Den er dog følsom over for sollys. Så dæk kulfiberkompositter med en UV-bestandig finish for at forhindre langvarig skade fra sollys.
Det er værd at bemærke, at kulfiberkompositter kan forårsage galvanisk korrosion, når de kommer i kontakt med nogle metaller. Selvom det ikke vil føre til tydelig overfladekorrosion på kort sigt, tilføjer korrosionsprodukter sig og fører til skade med tiden. Heldigvis kræver dette særlige forhold, og nogle belægninger giver beskyttelse.
Kan kulfiber bryde?
Det korte svar er ja. Ethvert materiale kan fejle, men det er lidt mere kompliceret end som så. Mange faktorer, såsom produktionsprocessen, design og brug, påvirker holdbarheden.
For eksempel kan der dannes huller, og det er mere sandsynligt, at det revner, hvis producenten påfører harpiks ujævnt eller ikke bruger nok. Over tid kan disse små revner spredes, indtil de går i stykker. Selv mindre påvirkninger kan i sidste ende føre til fiasko.
Orienteringen af fibrene og fiberlagene har også en væsentlig effekt på udmattelsesmodstanden. Det samme gør den type kraft, du anvender. Kompressions-, forskydnings- og spændingskræfter forårsager forskellige typer svigt.
Den vævede fiber i en 0 graders layup har mindre vridningsstyrke end ved f.eks. 45 grader. Så den kan gå i stykker, hvis du vrider den.
Den nederste linje er, hvis du holder dig under belastningstærsklen for en bestemt del, vil den ikke gå i stykker let.
Vær også opmærksom på, at det er svært at opdage tegn på skader, der indikerer forestående fejl. Og i modsætning til andre materialer, der bøjer eller spænder, kan kulfiber svigte spektakulært og knuses.
RELATERET: Hvad er smedet kulfiber? Den ultimative guide til smedede kompositter
Påvirker vejrforhold holdbarheden af kulfiber?
Kulfiber har en lav termisk udvidelse. Så dens form, areal, volumen eller tæthed ændrer sig ikke meget som reaktion på temperaturændringer. Det betyder ikke, at den er immun over for virkningerne af vejret i det lange løb. Undersøgelser viste, at kombinationer af vejrforhold kan have forskellige virkninger på kulfiber i forskellige omgivelser.
Fryse-tø-cyklusser
Civil Engineering Research Foundation identificerede fryse-tø-cyklusser som en mulig trussel mod kulfibernes holdbarhed. Derudover fandt de, at fryse-tø-forhold nedbryder kulfiberarmeret beton mere i saltvand.
Det er ikke nødvendigvis kulfiberen, der mister integritet, men derimod mikrorevner, der dannes i matrixen og fiber/matrix-afbinding. Og virkningerne skyldes til dels, at det strukturelle klæbemiddel ikke er så avanceret som andre kulfiberanvendelser.
Til sidst, på trods af disse effekter, fandt en anden undersøgelse kulfiberarmeret beton mere holdbar end standardbeton.
Hygrotermisk ældning
Hygrotermisk ældning kan have en indvirkning på holdbarheden af kulfiber i nogle applikationer, men ikke i andre.
Hvad er hygrotermisk aldring? Hygrotermisk ældning refererer til en kombination af varme og fugt og hvilken effekt det har på en struktur.
Langvarig udsættelse for varme og fugt kan have ringe effekt på kulfibers bøjningsstyrke. Men under vedvarende belastning og i nærværelse af saltvand falder trækstyrken mellem 7 % og 12 %.
Våd-tørre cyklusser
En undersøgelse viser, at våd-tørre cyklusser kan have en betydelig negativ indvirkning på trækstyrken. Efter 4000 våd-tør-cyklusser stiger sandsynligheden for fejl markant.
Derimod har det en begrænset indflydelse på deformationen af kulfiber.
UV-eksponering og kondensering
UV-stråling og kondensering fungerer på en synergistisk måde, der forårsager erosion af epoxymatrixen, men det påvirker ikke kulfiberen. Epoxyerosionen kan i sidste ende reducere trækstyrken med op til 29 % og føre til mindre holdbarhed.
Som nævnt vil en UV-bestandig finish hjælpe med at beskytte kulfiberkompositter.
Generelt påvirker vejrforholdene kulfiber. Men virkningerne afhænger af, hvordan du bruger det. For eksempel har vejrforhold en mere bemærkelsesværdig indvirkning på bygninger med kulfiber end et kulstofcykelstel.
Kan kulfiber modstå varme?
Kulfibre kan modstå varme. Men kulfiber bruges mest i en matrix som beton, plastik eller epoxy, hvilket kan begrænse dens varmetolerance. Matrixen spiller med andre ord en mere væsentlig rolle for, om en kulfiberdel kan tåle varme end fiberen alene.
For eksempel kan nogle epoxyer modstå temperaturer op til 100 grader (212 ℉), hvorimod kulfiberforstærket carbonmatrix-komposit kan tåle temperaturer over 2000 grader (3632 ℉).
Er kulfiber skudsikkert?
I teorien kunne kulfiber stoppe en kugle, men Kevlar® eller andre aramidfibre har mere fleksibilitet og slagfasthed. Desuden er Kevlar® en mere omkostningseffektiv mulighed for skudsikker rustning.
Kulfiber giver et højt niveau af beskyttelse mod nogle genstande. Du vil ofte se racerkørere bruge det til beskyttelse, fordi det spreder virkningen af kræfter. Men når det kommer til kugler, skal du bruge mange lag for at stoppe det.
Se denne video for at se, hvordan kulfiberkomposit klarer sig mod kugler.
Kulstof nanorør kan dog modstå kugler. Nanorør består af kulstofatomer bundet i gentagne sekskantede mønstre for at skabe en hul cylinder. Disse nanorør kan absorbere energien fra ballistiske missiler bedre end kulfiber og i nogle tilfælde endda Kevlar®.
I sin mest basale form er kulfiber kulstofgrafit, som vil vare næsten evigt. Materialet er typisk ikke fotonedbrydeligt eller biologisk nedbrydeligt. Nogle faktorer har dog indflydelse på dens holdbarhed, som dens matrix. Desuden kan den intense brug af kompositter og miljøfaktorer påvirke dets holdbarhed og potentielle anvendelser. Generelt forventer forskere, at kulfiberdele holder i over 50 år.
