Qual è la differenza tra fibra di carbonio e Kevlar?

Cos'è la fibra di carbonio?

Le fibre di carbonio sono fili lunghi e sottili costituiti principalmente da atomi di carbonio legati insieme in cristalli microscopici.

I cristalli sono allineati, il che li rende molto forti. Vengono quindi attorcigliati insieme, proprio come il processo di produzione del cotone, per produrre filato. I fili vengono poi intrecciati insieme per realizzare tessuti in fibra di carbonio. Esistono diversi tipi di intrecci per la fibra di carbonio:

Plain Weave: noto anche come Two-Way Standard Top/Down è molto facile da maneggiare grazie alla trama fitta.

Twill: Motivo diagonale da sopra e sotto sotto È il più noto motivo in fibra di carbonio e offre una forma più morbida rispetto ai normali disegni, rendendolo più adatto a forme più complesse.

Satin: Satin ha una somiglianza simile a un mattone che deriva da numeri che sono più di (di solito quattro o otto) a meno di uno. Questo modello non è il più facile con cui lavorare, ma funziona meglio con curve complesse.

Unidirezionale: come suggerisce il nome, tutti i filati sono unidirezionali. Non c'è trama, di solito si usa il filo per tenerlo insieme, ma questo non cambia la struttura della fibra di carbonio. Ideale per stampi sollecitati su un solo asse

Come è fatta la fibra di carbonio?

Ogni produttore di fibra di carbonio ha il proprio metodo di realizzazione del materiale per conferirgli forza o caratteristiche estetiche di vendita. In genere, tuttavia, tutte le fibre di carbonio provengono da polimeri organici, che sono catene molecolari di atomi di carbonio tenuti insieme.

The PAN (polyacrylonitrile) manufacturing process accounts for about 90 percent of all carbon fiber manufacturing and is divided into five steps:

Il poliacrilonitrile viene mescolato con altri oggetti e filato in fibre, che vengono poi stirate e pulite.

le sostanze chimiche vengono quindi aggiunte per stabilizzare

Aggiungendo calore, le alte temperature aiutano a formare cristalli di carbonio strettamente legati.

Le fibre sono ossidate per migliorare le proprietà di legame.

Infine, i fili vengono rivestiti e avvolti in fili di diverse dimensioni. Prima che la fibra di carbonio diventi un composito, viene aggiunto un polimero e i fili e il polimero vengono uniti insieme mediante calore, pressione o vuoto per formare il composito.

Come con qualsiasi processo di produzione, i materiali utilizzati creeranno qualità ed effetti specifici in fibra di carbonio, consentendo differenze di classificazione e applicazione.

Quali sono i vantaggi della fibra di carbonio?

La fibra di carbonio è nota per la sua leggerezza e l'elevata resistenza, che la rendono un materiale composito avanzato ideale nell'industria navale, automobilistica e aerospaziale. I principali vantaggi includono:

Ottimo rapporto resistenza/peso

elevata resistenza al calore

Elevata resistenza chimica/corrosione (se utilizzato con la resina corretta)

Estremamente flessibile per un'ampia varietà di applicazioni

eccellenti proprietà di fatica

Adatto per una varietà di materiali diversi

conducibilità elettrica e termica

Ha un basso coefficiente di dilatazione termica

Quali sono gli svantaggi della fibra di carbonio?

Nonostante i suoi numerosi vantaggi, la fibra di carbonio è ancora un materiale composito relativamente nuovo, ma presenta anche alcuni svantaggi:

Costoso rispetto ad altri materiali compositi

La produzione è più laboriosa

Attualmente non riciclabile, la fibra di carbonio viene spesso utilizzata al posto dell'acciaio o dell'alluminio, entrambi materiali riciclabili

Si spezzerà/si frantumerà una volta superata la sua capacità

Se danneggiato, deve essere sostituito, non riparato come le strutture metalliche