Σχετικά με τα πλεονεκτήματα των ινών αραμιδίου σε σύγκριση με τις ίνες άνθρακα

Επί του παρόντος, στον τομέα των νέων σύνθετων υλικών, οι ίνες αραμιδίου και οι ίνες άνθρακα είναι ευρέως χρησιμοποιούμενες πρώτες ύλες. Αν και και τα δύο έχουν εξαιρετικά υψηλή αντοχή εφελκυσμού και μέτρο, υπάρχουν πολλές διαφορές στην απόδοση και τη χρήση. Σε τι αντικατοπτρίζονται λοιπόν οι διαφορές;
Οι ίνες άνθρακα είναι μια ίνα υψηλής αντοχής και υψηλού συντελεστή μέτρησης με περιεκτικότητα σε άνθρακα άνω του 90%. Έχει χαρακτηριστικά όπως αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση τριβής, αγωγιμότητα, θερμική αγωγιμότητα και αντοχή στη διάβρωση. Η εμφάνισή του είναι ινώδης, απαλή και μπορεί να μεταποιηθεί σε διάφορα υφάσματα. Όσον αφορά τη χρήση, κατασκευάζεται κυρίως σε ενισχυμένα σύνθετα υλικά για δομικά υλικά αεροσκαφών, υλικά ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης και αποηλεκτροδότησης, τεχνητούς συνδέσμους και άλλα υλικά υποκατάστασης σώματος, καθώς και υλικά προϊόντων υψηλής τεχνολογίας για την κατασκευή περιβλημάτων πυραύλων, μηχανοκίνητων πλοίων, βιομηχανικών ρομπότ, πάνελ αυτοκινήτων και ούτω καθεξής.
Το Aramid είναι ένας νέος τύπος συνθετικής ίνας υψηλής τεχνολογίας, που έχει επίσης εξαιρετικές ιδιότητες όπως εξαιρετικά υψηλή αντοχή, υψηλό μέτρο, αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, αντίσταση σε οξέα και αλκάλια και μικρό βάρος. Στους 560 βαθμούς, δεν αποσυντίθεται ούτε λιώνει, έχει καλή μόνωση και αντοχή στη γήρανση και έχει μεγάλο κύκλο ζωής. Η ίνα αραμιδίου είναι ένα πολύ σημαντικό υλικό για την εθνική αμυντική και στρατιωτική βιομηχανία, το οποίο είναι πολύ κατάλληλο για τις ανάγκες του σύγχρονου πολέμου. Χρησιμοποιείται επίσης ευρέως σε διάφορες πτυχές της εθνικής οικονομίας, όπως η αεροδιαστημική, η ηλεκτρομηχανική, οι κατασκευές, τα αυτοκίνητα, τα αθλητικά είδη κ.λπ. Επί του παρόντος, περίπου 7-8% των προϊόντων αραμιδίου χρησιμοποιούνται για αλεξίσφαιρα γιλέκα, κράνη κ.λπ. ., ενώ τα αεροδιαστημικά υλικά και τα αθλητικά υλικά αντιπροσωπεύουν περίπου το 40%. Υλικά όπως το πλαίσιο του ελαστικού και ο μεταφορικός ιμάντας αντιπροσωπεύουν περίπου το 20%, και τα σχοινιά υψηλής αντοχής αντιπροσωπεύουν περίπου το 13%.
Αν και τα δύο είναι σήμερα τα πιο δημοφιλή ενισχυτικά υλικά, εξακολουθούν να υπάρχουν ορισμένες διαφορές στην απόδοσή τους, που εκδηλώνονται κυρίως σε
1. Όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες, η αντοχή εφελκυσμού του αραμιδίου μπορεί να φτάσει τα 2815Mpa, ο συντελεστής ελαστικότητας είναι 126Gpa, η επιμήκυνση στο σπάσιμο είναι 2,5% και η πυκνότητα είναι 1,44 g/cm ^ 3, που είναι ελαφρώς κατώτερη από την αντοχή του ίνα άνθρακα. Ωστόσο, το αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό του αραμιδίου είναι η αντοχή του στην κρούση, η μεγαλύτερη επιμήκυνση και το μικρότερο βάρος.
2. Όσον αφορά τη σταθερότητα, το αραμίδιο έχει πολύ καλή θερμική σταθερότητα, η οποία μπορεί να αποσυντεθεί χωρίς παραμόρφωση σε υψηλή θερμοκρασία. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μεγάλο χρονικό διάστημα στους 180 βαθμούς και η ισχύς και το μέτρο του δεν αλλάζουν μετά από μία εβδομάδα στους 150 βαθμούς. Ο συντελεστής θερμικής διαστολής είναι -2x10 ^ -6. Σε σύγκριση με το αραμίδιο, οι ίνες άνθρακα έχουν επίσης ανώτερη θερμική σταθερότητα.
3. Όσον αφορά τις θερμοχημικές ιδιότητες, το αραμίδιο έχει καλή αντοχή στα μέσα και ισχυρή αντοχή σε ουδέτερα χημικά. Ωστόσο, διαβρώνεται εύκολα από ισχυρά αλκάλια και οξέα, κάτι που είναι ελαφρώς κατώτερο από τις θερμοχημικές ιδιότητες των ανθρακονημάτων.
Ωστόσο, σε σύγκριση με τις ίνες άνθρακα, οι ίνες αραμιδίου έχουν επίσης άλλα πλεονεκτήματα:
1. Οι ίνες αραμιδίου είναι μη αγώγιμες και όταν χρησιμοποιούνται για οπλισμό παρόμοια με κατασκευές από σκυρόδεμα, δεν χρειάζεται να ληφθούν υπόψη περιορισμοί όπως η ανάγκη απομόνωσης από χαλύβδινες ράβδους.
2. Οι ίνες άνθρακα έχουν χαμηλή αντοχή στη διάτμηση και είναι επιρρεπείς σε θραύση. Η ακτίνα της λοξοτομής κατασκευής δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 20 mm και χρειάζεται μόνο το μισό (10 mm) αραμιδίου.
3. Το ελαστικό πλεονέκτημα του αραμιδίου έγκειται στην ικανότητά του να αντέχει δυναμικά φορτία και τοπικές δυνάμεις κρούσης. Όσον αφορά τη λειτουργικότητα κατά την κατασκευή, το αραμίδιο είναι αναμφίβολα το καταλληλότερο υλικό.
Ο τρόπος αστοχίας μετά την ενίσχυση με ανθρακονήματα είναι εύθραυστος χωρίς εμφανή σημάδια, επομένως, ως δομικός σχεδιασμός, πρέπει να υιοθετηθεί ένας μεγαλύτερος συντελεστής ασφάλειας. Ωστόσο, ο συντελεστής ελαστικότητας του υφάσματος από ίνες αραμιδίου είναι χαμηλός και η επιμήκυνση είναι υψηλή. Μέσα από πειράματα, έχει αποδειχθεί ότι η διαδικασία αστοχίας των κατεστραμμένων εξαρτημάτων απλού σκυροδέματος που έχουν ενισχυθεί με ύφασμα από ίνες αραμιδίου εξακολουθεί να είναι πλαστική όταν φορτωθεί ξανά.
Συνοπτικά, σε σύγκριση με τις ίνες άνθρακα, το αραμίδιο έχει ελαφρώς χαμηλότερη αντοχή και χημικές ιδιότητες, αλλά τα άλλα χαρακτηριστικά του έχουν διευρύνει τα πεδία εφαρμογής του. Για παράδειγμα, οι ίνες αραμιδίου είναι μη αγώγιμες, επομένως προφανώς δεν είναι κατάλληλο να χρησιμοποιείτε ύφασμα από ανθρακονήματα σε κατασκευές με περισσότερο ηλεκτρικό εξοπλισμό, όπως μετρό και βιομηχανικές εγκαταστάσεις. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιούνται ίνες άνθρακα για την ενίσχυση κατασκευών από σκυρόδεμα, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι είναι απομονωμένο από χαλύβδινες ράβδους για την αποφυγή ηλεκτροχημικής διάβρωσης και η χρήση ινών αραμιδίου δεν περιορίζεται από αυτή την προϋπόθεση. Επιπλέον, οι ανθρακονήματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ενίσχυση κατοικιών με σχετικά σταθερά φορτία. Για όλκιμο οπλισμό υπό δυναμικά φορτία και τοπικές κρούσεις, τα υλικά από ίνες αραμιδίου είναι αναμφίβολα η καλύτερη επιλογή για συχνούς κραδασμούς σε πεδία δρόμων και γεφυρών.