탄소 섬유는 얼마나 내구성이 있습니까?

탄소 섬유는 강철보다 강하고 유리 섬유보다 가벼우며 알루미늄보다 단단합니다. 그러나 내구성이 있습니까? 재료의 내구성에 많은 요소가 추가됩니다. 탄소 섬유가 시간이 지남에 따라 마모를 얼마나 잘 견디는지 살펴보겠습니다.

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탄소 섬유가 녹슬 수 있습니까?

탄소 섬유가 끊어질 수 있습니까?

기상 조건이 탄소 섬유의 내구성에 영향을 미칩니까?

탄소 섬유는 열을 견딜 수 있습니까?

탄소 섬유는 방탄입니까?

탄소 섬유가 녹슬 수 있습니까?

탄소 섬유는 화학적으로 안정하고 부식에 강하며 녹슬지 않습니다. 그렇기 때문에 열악한 환경에서 잘 작동합니다. 그러나 과산화수소나 황산과 같은 강한 산화제가 영향을 줄 수 있습니다.

마찬가지로, 에폭시 수지는 불활성이며 녹슬거나 부식되지 않습니다. 그러나 햇빛에 민감합니다. 따라서 탄소 섬유 복합 재료를 자외선 차단 마감재로 덮어 햇빛으로 인한 장기적인 손상을 방지하십시오.

탄소 섬유 복합 재료는 일부 금속과 접촉할 때 갈바닉 부식을 일으킬 수 있습니다. 단기간에 명백한 표면 부식으로 이어지지는 않지만 부식 생성물이 누적되어 시간이 지남에 따라 손상을 초래합니다. 다행히도 여기에는 특정 조건이 필요하며 일부 코팅은 보호 기능을 제공합니다.

탄소 섬유가 끊어질 수 있습니까?

짧은 대답은 예입니다. 어떤 재료라도 실패할 수 있지만 그보다 조금 더 복잡합니다. 생산 공정, 디자인, 사용 등 많은 요소가 내구성에 영향을 미칩니다.

예를 들어, 틈이 생길 수 있으며 제조업체에서 수지를 고르지 않게 도포하거나 충분히 사용하지 않으면 균열이 생기기 쉽습니다. 시간이 지남에 따라 이 작은 균열은 부서질 때까지 퍼질 수 있습니다. 작은 충격이라도 결국에는 실패로 이어질 수 있습니다.

섬유와 섬유층의 배향도 피로 저항에 상당한 영향을 미칩니다. 적용하는 힘의 유형도 마찬가지입니다. 압축력, 전단력 및 인장력은 다양한 유형의 파손을 유발합니다.

예를 들어 0° 레이업에서 직조된 섬유는 45°에서보다 비틀림 강도가 낮습니다. 따라서 비틀면 부러질 수 있습니다.

결론은 특정 부품의 하중 임계값 미만으로 유지하면 쉽게 파손되지 않는다는 것입니다.

또한, 임박한 고장을 나타내는 손상 징후를 감지하기가 어렵다는 점에 유의하십시오. 그리고 구부러지거나 휘어지는 다른 재료와 달리 탄소 섬유가 고장나면 크게 고장나서 부서질 수 있습니다.

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기상 조건이 탄소 섬유의 내구성에 영향을 미칩니까?

탄소 섬유는 열팽창이 낮습니다. 따라서 온도 변화에 따라 모양, 면적, 부피 또는 밀도가 많이 변하지 않습니다. 그렇다고 해서 장기적으로 날씨의 영향을 받지 않는다는 의미는 아닙니다. 연구에 따르면 기상 조건의 조합은 다양한 환경에서 탄소 섬유에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있습니다.

동결-해동 주기

토목 공학 연구 재단(Civil Engineering Research Foundation)은 동결-해동 주기를 탄소 섬유 내구성에 대한 가능한 위협으로 식별했습니다. 또한 그들은 동결-해동 조건이 염수에서 탄소 섬유 강화 콘크리트를 더 열화시킨다는 것을 발견했습니다.

무결성을 잃는 것은 반드시 탄소 섬유가 아니라 매트릭스 및 섬유/매트릭스 분리에서 형성되는 미세 균열입니다. 그리고 그 효과는 부분적으로는 구조용 접착제가 다른 탄소 섬유 용도만큼 발전되지 않았기 때문입니다.

마지막으로, 이러한 효과에도 불구하고 탄소 섬유 강화 콘크리트가 표준 콘크리트보다 내구성이 높다는 또 다른 연구 결과가 있습니다.

열열 노화

열 노화는 일부 응용 분야에서는 탄소 섬유의 내구성에 영향을 미칠 수 있지만 다른 응용 분야에서는 그렇지 않을 수 있습니다.

습열 노화란? 열열 노화는 열과 습기의 조합과 그것이 구조에 미치는 영향을 나타냅니다.

열과 습기에 장기간 노출되면 탄소 섬유의 굽힘 강도에 거의 영향을 미치지 않을 수 있습니다. 그러나 지속적인 하중과 바닷물의 존재하에서 인장 강도는 7%에서 12% 사이에서 감소합니다.

습식-건식 주기

한 연구에 따르면 건식 사이클이 인장 강도에 상당한 악영향을 미칠 수 있습니다. 4000번의 건식 사이클 후에 실패 확률이 현저히 증가합니다.

이에 반해 탄소섬유의 변형에는 제한적인 영향을 미친다.

자외선 노출 및 응결

UV 복사와 응축은 시너지 방식으로 작동하여 에폭시 매트릭스의 침식을 유발하지만 탄소 섬유에는 영향을 미치지 않습니다. 에폭시 침식은 궁극적으로 인장 강도를 최대 29%까지 감소시키고 내구성을 떨어뜨릴 수 있습니다.

언급한 바와 같이 UV 저항 마감 처리는 탄소 섬유 복합 재료를 보호하는 데 도움이 됩니다.

전반적으로 기상 조건은 탄소 섬유에 영향을 미칩니다. 그러나 효과는 사용 방법에 따라 다릅니다. 예를 들어 기상 조건은 탄소 자전거 프레임보다 탄소 섬유가 있는 건물에 더 큰 영향을 미칩니다.

탄소 섬유는 열을 견딜 수 있습니까?

탄소 섬유는 열을 견딜 수 있습니다. 그러나 탄소 섬유는 콘크리트, 플라스틱 또는 에폭시와 같은 매트릭스에 주로 사용되어 내열성이 제한될 수 있습니다. 즉, 탄소 섬유 부분이 섬유 단독보다 열을 견딜 수 있는지 여부에 매트릭스가 더 중요한 역할을 합니다.

예를 들어, 일부 에폭시는 최대 100℃(212℉)의 온도를 견딜 수 있는 반면 탄소 섬유 강화 탄소 매트릭스 복합재는 2000℃(3632℉) 이상의 온도를 견딜 수 있습니다.

탄소 섬유는 방탄입니까?

이론적으로 탄소 섬유는 총알을 막을 수 있지만 Kevlar® 또는 기타 아라미드 섬유는 유연성과 내충격성이 더 뛰어납니다. 게다가 Kevlar®는 방탄복을 위한 보다 비용 효율적인 옵션입니다.

탄소 섬유는 일부 물체에 대해 높은 수준의 보호 기능을 제공합니다. 경주용 자동차 드라이버가 힘의 영향을 분산시키기 때문에 보호용으로 사용하는 것을 종종 볼 수 있습니다. 그러나 총알에 관해서는 그것을 막으려면 많은 층이 필요합니다.

탄소 섬유 복합 재료가 총알에 대항하는 방법을 보려면 이 비디오를 시청하십시오.

그러나 탄소 나노튜브는 총알을 견딜 수 있습니다. 나노튜브는 중공 실린더를 만들기 위해 반복되는 육각형 패턴으로 결합된 탄소 원자로 구성됩니다. 이 나노튜브는 탄소 섬유, 경우에 따라 Kevlar®보다 탄도 미사일의 에너지를 더 잘 흡수할 수 있습니다.

가장 기본적인 형태의 탄소 섬유는 탄소 흑연으로 거의 영원히 지속됩니다. 이 물질은 일반적으로 광분해성 또는 생분해성이 아닙니다. 그러나 일부 요소는 매트릭스와 같이 내구성에 영향을 미칩니다. 또한 복합 재료 및 환경 요인의 강렬한 사용은 내구성과 잠재적 응용 분야에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 과학자들은 탄소 섬유 부품의 수명이 50년 이상 될 것으로 예상합니다.

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