Płyta z włókna węglowego to materiał konstrukcyjny wytwarzany z kompozytu składającego się z włókna węglowego i żywicy. Dzięki unikalnym właściwościom kompozytu, powstały produkt jest lekki, a jednocześnie wytrzymały i trwały.
Aby dostosować się do zastosowań w różnych dziedzinach i branżach, takich jak przemysł lotniczy i motoryzacyjny, arkusze z włókna węglowego występują w wielu różnych rodzajach. W tym artykule przyjrzymy się bliżej zastosowaniom arkuszy z włókna węglowego i ich wytrzymałości w porównaniu z innymi materiałami.
W jakich obszarach znajdą zastosowanie panele z włókna węglowego?
Arkusze i płyty z włókna węglowego mogą być stosowane w wielu gałęziach przemysłu, m.in. w motoryzacji, lotnictwie, instrumentach muzycznych, sprzęcie sportowym i sprzęcie medycznym.
W przemyśle motoryzacyjnym arkusze z włókna węglowego są wykorzystywane do wzmacniania elementów samochodowych, takich jak drzwi, maski, zderzaki, błotniki i relingi dachowe. Producenci samochodów często wykorzystują do produkcji tych części stal. Stal, choć tańsza, jest znacznie cięższa niż włókno węglowe. Aby zmniejszyć wagę pojazdów, takich jak samochody wyścigowe, arkusze z włókna węglowego często zastępują wiele elementów stalowych.
W przemyśle lotniczym arkusze z włókna węglowego są wykorzystywane do produkcji elementów samolotów, takich jak panele kadłuba, powierzchnie sterowe i końcówki skrzydeł. Powstałe w ten sposób elementy są lekkie, a jednocześnie wytrzymałe. Włókno węglowe jest szeroko stosowane w przemyśle lotniczym ze względu na doskonały stosunek wytrzymałości do masy. Ze względu na swój piękny wygląd, idealnie nadaje się również do wnętrz samolotów.
Podobnie jak w przypadku materiałów konstrukcyjnych stosowanych w motoryzacji, do budowy samolotów powszechnie wykorzystuje się materiały takie jak aluminium i stal. Jednak linie lotnicze coraz częściej wykorzystują kompozyty z włókna węglowego do tworzenia lżejszych i mocniejszych płatowców. Dzieje się tak, ponieważ włókno węglowe jest znacznie lżejsze niż stal, znacznie lżejsze niż aluminium, a także znacznie wytrzymalsze i można je formować w dowolny kształt.
Jak wytrzymałe są panele z włókna węglowego?
Porównując włókno węglowe z innymi materiałami, takimi jak stal i aluminium, bierze się pod uwagę szereg właściwości. Oto kilka wskaźników wydajności powszechnie stosowanych do porównań:
- Moduł sprężystości = sztywność materiału. Stosunek naprężenia do odkształcenia w materiale. Nachylenie krzywej naprężenie-odkształcenie materiału w obszarze sprężystym.
- Wytrzymałość na rozciąganie = maksymalne naprężenie, jakie materiał może wytrzymać przed pęknięciem.
- Gęstość = masa materiału na jednostkę objętości.
- Sztywność właściwa = moduł sprężystości podzielony przez gęstość materiału, stosowany do porównywania materiałów o różnej gęstości.
- Wytrzymałość na rozciąganie = wytrzymałość na rozciąganie podzielona przez gęstość materiału.
Płyty z włókna węglowego charakteryzują się bardzo wysokim stosunkiem wytrzymałości do masy, co oznacza, że są znacznie mocniejsze od innych materiałów o tej samej wadze. Przykładowo, włókno węglowe ma wytrzymałość właściwą prawie czterokrotnie większą od aluminium, co sprawia, że płyty z włókna węglowego są idealnym materiałem do wielu zastosowań, szczególnie tam, gdzie istotnym czynnikiem jest masa.
Chociaż zarówno włókno węglowe, jak i stal są bardzo odporne na odkształcenia, stal jest 5 razy gęstsza niż włókno węglowe. Stosunek masy do masy włókna węglowego jest prawie dwukrotnie wyższy niż stali.
Podsumowując, płyta z włókna węglowego to rodzaj materiału kompozytowego o wysokiej wytrzymałości, lekkości i wszechstronności. W wielu branżach stosunek wytrzymałości do masy włókna węglowego zapewnia znaczące korzyści w zakresie wydajności.
Czas publikacji: 13 maja 2022 r. 
