در صنایع گوناگون استفاده از متریال هایی که نقش مقاوم کننده و افزایش دهنده استحکام را ایفا کنند، ضروری است. الیاف کربن که به آن فیبر کربن نیز می گویند، محصولی است که بدین منظور مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند کارایی بسیار خوبی به همراه داشته باشد. الیاف کربن به دلیل اینکه دارای بیش از 90 درصد کربن هستند، با این نام شناخته می شوند. در حال حاضر فیبر کربن در انواع گوناگونی در بازار موجود است که هر کدام مشخصه های متفاوتی را در اختیار قرار می دهند. برای خرید فیبر کربن، استعلام قیمت فیبر کربن، آشنایی با ویژگی ها و کاربردهای آن می توانید تا انتهای این مقاله همراه ما باشید.
الیاف کربن (فیبر کربن) چیست؟
الیاف کربن یا فیبر کربن، محصولی است که از مواد آلی که بیش از 90 درصد این مواد کربن می باشد، تشکیل شده است. فیبر کربن به دلیل داشتن ضریب الاستیسیته بالا، توانسته به یکی از پرفروش ترین مصالح در صنایع مختلف تبدیل شود. فیبر کربن در صنعت مقاوم سازی، خودروسازی، عمران، هوا و فضا و … مورد استفاده قرار می گیرد و با ضریب انبساط گرمایی پایین، می تواند قابلیت های بسیار زیادی را برای استفاده کنندگان به وجود بیاید.
الیاف کربن به دلیل درصد بالای کربن، مقاومت بسیار بالایی در برابر شرایط مختلف دارا هستند. این ویژگی باعث افزایش چندین برابر کاربردهای فیبر کربن شده است. الیاف کربن دارای تار و پودها و بافت های متنوعی است که هر کدام قابلیت ها و خصوصیات متنوعی را برای فیبر کربن ایجاد می کنند.
مزایای الیاف کربن چیست؟
الیاف کربن از جمله الیاف های مقاومی است که می تواند برای کاربردهای مختلفی مورد استفاده قرار گیرد. ویژگی ها و مزایای الیاف کربن است که کاربردهای آن را در صنایع مختلف افزایش داده است. از جمله مزایای فیبر کربن، می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- مقاوم در برابر اشعه x: الیاف کردن مقاومت بالایی در برابر اشعه x دارند و این اشعه را از خود عبور نمی دهند.
- مقاومت کششی و مدول الاستیسیته حداکثری: مقاومت کششی و مدول الاستیسیته الیاف کربن نسبت به وزن آن ها بسیار بالا است که این موضوع باعث بهبود کیفیت فیبر کربن شده است.
- ضریب انبساط گرمایی پایین: ضریب انبساط گرمایی پایین الیاف کربن باعث می شود تا میزان تغییر طول آن در اثر قرار گرفتن در معرض شرایط مختلف به حداقل برسد.
- مقاومت در برابر مواد شیمیایی: فیبر کربن مقاومت بالایی در برابر محیط های خورنده اسیدی و مواد شیمیایی دارد.
- وزن سبک: از جمله خصوصیات الیاف کربن می توان به وزن سبک آن اشاره کرد. به طوری که فیبر کربن 70 درصد سبک تر از فولاد می باشد و البته قوی تر از آن نیز هست.
- پیروزی در تست کشش مقاومت: الیاف کربن 4 برابر بیشتر از فولاد و 8 برابر بیشتر از آلومینیوم در تست کشش مقاومت بالایی از خود نشان داده است.
- انعطاف پذیری بالا: الیاف کربن از انعطاف پذیری بالایی برخوردارند. به همین دلیل، از آنها در مقاوم‌سازی سطوح منحنی و ستون‌های دایره‌ای استفاده می‌شود.
معایب الیاف و فیبر کربن چیست؟
الیاف و فیبر کربن در کنار مزایای متنوعی که در اختیار مصرف کنندگان قرار می دهند، ممکن است یک سری نقاط ضعفی نیز داشته باشند. کربن رسانای الکتریکی است که همین موضوع می تواند باعث ایجاد اتصال کوتاه در قطعات غیر عایق شود. این مورد یکی از نقاط ضعف فیبر کربن برای برخی از کاربردها می باشد.
پایین بودن مقاومت ضربه ای الیاف کربنی باعث شده تا الیاف کربن در برابر ضربه ناگهانی مقاومت کمی از خود نشان دهند. اگرچه تغییر طول الیاف کربن پایین است، ولی همین موضوع باعث می شود تا فیبر کربن به عنوان فیبر ترد شناخته شود و کاربردهای آن نیز محدود گردد. کرنش در شکست فیبر کربن نیز بالاست. علاوه بر این موارد قیمت فیبر کربن نسبت به برخی از مصالح ساختمانی ارزان نیست؛ امام مشخصه های الیاف کربن، گران بودن قیمت آن را جبران می کند.
خواص فیبر کربن چیست؟
شناخت مشخصات و خواص فیبر کربن برای افرادی که قصد استفاده از فیبر کربن را دارند، ضروری است. چرا که یکی از دلایل مهم استفاده از الیاف کربن، وزن کم و خواص فوق العاده آن می باشد. در ادامه به خصوصیات و خواص فیبر کربن اشاره می کنیم.
- مدول الاستیک: الیاف کربن از نظر مدول الاستیک به دو دسته تقسیم بندی می شوند. اگر الیاف کربن بر پایه قیر مورد استفاده قرار گیرد، مدول آن پایین بوده و در حدود 157 گیگاپاسکال می باشد. در صورتی که الیاف کربن بر پایه PAN باشد، مدول آن بالا بوده و در حدود 383 گیگاپاسکال می باشد.
- تغییر طول: تغییر طول الیاف کربن بسیار کم و در حدود 1 درصد است. الیافی که مدول بیشتری دارند، تغییر طول کمتری دارند و تردتر هستند.
- انتقال جریان الکتریسیته: الیاف کربن هدایت دهنده خوبی از الکتریسیته هستند. الیاف بر پایه قیر عملکرد بهتری را در این زمینه نشان می دهند.
- ضریب انبساط حرارتی: ضریب انبساط حرارتی طولی الیاف کربن اندکی منفی است و می تواند با افزایش مدول الاستیک منفی تر نیز شود.
- چگالی: چگالی الیاف کربن در حدود 1.9 گرم بر متر مربع است.
الیاف کربن (فیبر کربن) تک جهته چیست؟
فیبر کربن از نظر بافت به دو نوع تک جهته و دو جهته تقسیم بندی می شوند. الیاف کربن تک جهته یک پارچه کربن است که فیبرهای آن در یک راستا و در وزن های مختلف در کنار هم قرار گرفته اند. اگر بافت فیبر کربن تک جهته را بررسی کنید، متوجه دلیل نامگذاری فیبر کربن خواهید شد. چرا که فیبر کربن تک جهته به صورت یک جهت در کنار یکدیگر قرار گرفته اند.
الیاف کربن تک جهته معمولا به وسیله رزین های اپوکسی و یا سایر رزین ها به یکدیگر متصل می گیرند. الیاف کربن در وزن های مختلف از جمله 160، 200، 240 و 300 گرم بر متر مربع تولید می شوند. بسته به نیاز و کاربرد مد نظر، می توان از وزن های مختلف الیاف کربن استفاده نمود.
الیاف کربن (فیبر کربن) دو جهته چیست؟
الیاف کربن دو جهته، از جمله الیاف های کربن موجود در بازار است که با تاب آوری و مقاومت بسیار بالای خود می تواند در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرد. فیبر کربن دو جهته همانطور که از نامش مشخص است، تشکیل شده از فیبرهای کربن در دو جهت مخالف است. در واقع فیبر کربن ها به صورت عمود به یکدیگر تولید می شوند و در یک راستا نیستند. به همین خاطر مقاومت فیبر کربن دو جهته نسبت به الیاف کربن تک جهته بیشتر است.
الیاف کربن دو جهته دارای بافت های مختلفی هستند که میزان مقاومت آن ها با یکدیگر متفاوت می باشند. مقاومت و استحکام فیبر کربن دو جهته بیشتر از فیبر کربن تک جهته است. این ویژگی باعث توجه زیاد به کیفیت در صنایعی با نیاز به الیاف کربن مقاوم می‌شود.
اهمیت خرید فیبر کربن با کیفیت چیست؟
با توجه به مزایای الیاف کربن، اجرای آن در صنایع مختلف بسیار پرکاربرد است که در این مقاله در مورد آن ها صحبت می کنیم. خرید فیبر کربن باکیفیت می تواند باعث شود تا فیبرهای کربن را جایگزین فولاد و متریال های گران قیمت این چنینی کرد. با این حال همانطور که اشاره شد، کیفیت الیاف کربن روی خواص و عملکرد آن ها تاثیر بسیار زیادی خواهد داشت. به طوری که کاهش کیفیت الیاف می تواند باعث ایجاد خسارت های جبران ناپذیری در صنایع مختلف شود.
الیاف کربن باکیفیت دارای مقاومت کششی و انعطاف پذیری بالایی هستند و در هنگام استفاده باعث ایجاد ترک نمی شوند. مقاومت این محصولات در برابر مواد شیمیایی و خورنده باعث می شود تا بتوان آن ها را در صنایع مختلف و در محیط های متفاوت مورد استفاده قرار داد. وزن سبک الیاف کربن باید در کنار کیفیت بالای آن باشد. در غیر این صورت همین وزن پایین الیاف کربن باعث ایجاد مشخصات نامناسب در آن ها خواهد شد. از این رو افرادی که متقاضی خرید فیبر کربن هستند، حتما باید به خصوصیات فیبر کربن ها توجه داشته باشند و از خرید الیاف کربن بی کیفیت که صرفا با قیمت ارزان تر به فروش می رود، خودداری کند.
الیاف کربن و صنعت خودروسازی
یکی از صنایعی که از الیاف کربن استفاده می کند، صنعت خودروسازی است. یکی از دلایلی که فیبر کربن در این صنعت بسیار پرکاربرد است، انعطاف پذیری بالای آن است. به همین خاطر می توان الیاف کربن را برای ساخت قطعات پیچیده، مستحکم و سبک مورد استفاده قرار داد. دلیل استفاده از فیبر کربن به جای بسیاری از مصالح گران قیمت، افزایش سرعت و آیرودینامیک و بهره وری سوخت در خودروها می باشد.
الیاف کربن در صنعت خودروسازی کاربردهای بسیار زیادی دارد و معمولا برای ساخت خودروهای گران قیمت و ابرخودروهای اروپایی از آن استفاده می شود. از فیبر کربن در ساخت قطعات مختلفی از خودرو از جمله روکش داخلی، رینگ ها، چرخ ها و … استفاده می گردد.
فیبر کربن و صنعت هوا و فضا
یکی از مهم ترین معیارهای انتخاب مصالح در صنعت هوا و فضا، وزن سبک این مصالح است. فیبر کربن در کنار داشتن مقاومت بالا در برابر کشش، مواد شیمیایی و بسیاری از شرایط دیگر، دارای وزن بسیار پایینی نیز می باشد که این موضوع خود می تواند باعث بهبود عملکرد پرواز در هواپیماها، هلیکوپترها و شاتل های فضایی شود.
از دیگر دلایل استفاده از الیاف کربن در صنعت هوا و فضا می توان به شکل پذیری آن اشاره کرد. در واقع فیبر کربن با ترکیب اپوکسی می تواند به اشکال پیچیده تبدیل شود که با فلزات مختلف نمی توان به آن ها دست پیدا کرد. این در حالی است که بدون نیاز به جوش دادن چند قطعه این امر انجام می شود. از جمله کاربردهای الیاف کربن در صنعت هوا و فضا می توان به ساخت صندلی ها و بدنه اشاره کرد. در حال حاضر بسیاری از هواپیماهای جدید از فیبر کربن در بدنه استفاده می کنند.
الیاف کربن و مقاوم سازی ساختمان
در صنعت عمران نیز شاهد به کار رفتن این متریال هستیم. در سال های اخیر کاهش بار مرده ساختمان و همچنین مقاوم سازی آن بسیار حائز اهمیت است. از این رو استفاده از متریال هایی مانند الیاف کربن که هم وزن محدودی دارند و هم می توانند مقاومت بالایی را در ساختمان ها ایجاد کنند، بسیار حائز اهمیت است. از این رو در هر زمانی که نیاز به مقاوم سازی در ساختمان ها باشد، می توان از این الیاف استفاده کرد.
مقاوم سازی ساختمان با روش FRP، با کمک فیبر کربن انجام می شود. فیبر کربن، با مقاومت بالا در برابر شرایط جوی، اسیدی، و شیمیایی، برای افزایش ایمنی ساختمان‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش مقاوم سازی FRP، از الیاف کربن و رزین برای مقاوم سازی استفاده می گردد و می توان شاهد حداکثر مقاومت مورد انتظار در ساختمان ها بود.
مزایای استفاده از الیاف کربن در مقاوم سازی ساختمان چیست؟
الیاف کربن که برای مقاوم سازی ساختمان ها مورد استفاده قرار می گیرد، در شرایطی که نیاز به مقاوم سازی ساختمان ها در برابر زلزله و رفع مشکلات محاسباتی و اجرایی است، مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو می توان برای افزایش طول عمر تجهیزات در زیرساخت های بنایی قدیمی، افزایش مقاومت ساختمان در برابر بارگذاری، کاهش اثرات انفجار در ساختمان ها و بهبود تکانه های فشاری از فیبر کربن استفاده کرد. از جمله مزایای استفاده از فیبر کربن برای مقاوم سازی ساختمان ها می توان به موارد زیر اشاره نمود.
مقاومت فیبر کربن در برابر حرارت
آتش سوزی، احتراق و عواملی از این دست می توانند باعث ایجاد مشکلات بسیار زیادی در ساختمان شوند. فیبر کربن مقاومت بالایی در ساختمان ها دارد و می تواند مانند عایق برای ساختمان ها عمل کند و از افزایش حریق در ساختمان ها جلوگیری نماید.
کاهش بار وارده به ساختمان ها
مقاوم سازی ساختمان با فیبر کربن باعث می شود تا بار وارده به ساختمان ها به حداقل برسد. در واقع مقاوم سازی ستون های بتنی با الیاف کربن باعث می شود که وزن سازه سنگین نشود و همین موضوع باعث کاهش بار وارده به عضوهای سازه ای در ساختمان ها خواهد شد.
مقاومت کششی بالا
الیاف کربن دارای خاصیت ارتجاعی و کششی بسیار بالایی است و می تواند از آسیب جدی به ساختمان ها جلوگیری کند. البته در کنار این مزیت فیبر کربن، این محصول دارای تغییر طول محدودی می باشد.
مقاوم در برابر خستگی
از جمله خواص الیاف کربن می توان به مقاومت آن در برابر خستگی اشاره کرد. به همین خاطر سازه هایی که با کمک این مصالح مقاوم سازی می شوند، تا حد زیادی مقاومت خوبی را در برابر خستگی از خود نشان می دهند و این موضوع احتمال نشست و ریزش ساختمان را به حداقل می رساند.
مقاومت در برابر مواد شیمیایی
الیاف کربن می تواند برای مقاوم سازی ستون های بتنی و سایر بخش های ساختمان مورد استفاده قرار گیرد و در برابر مواد شیمیایی که می توانند در ساختمان ها مورد استفاده قرار گیرند، مقاومت بالایی از خود نشان دهد. از این رو می توان بدون خوردگی و افت کیفیت فیبر کربن از آن ها استفاده کرد.
مقاوم در برابر اشعه x
فیبر کربن به دلیل مقاومت بالایی که در برابر اشعه ایکس دارند، می توانند برای سازه های پزشکی و مکان هایی که دستگاه های رادیواکتیو این اشعه را تولید می کنند، مورد استفاده قرار گیرند.
کاربرد فیبر کربن و صنعت پزشکی چیست؟
صنعت پزشکی به محصولات نوآور در جهان استقبال می‌کند و به همین دلیل این دسته الیاف‌ها نیز در این صنعت مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از کاربردهای اصلی فیبر کربن در این صنعت شامل ساخت ایمپلنت های لگن و زانو می باشد. در واقع به دلیل اینکه فیبر کربن وزن پایینی دارد و مقاومت آن نسبت به کیفیتی که در اختیار دارد بسیار بالاست، می توان از این متریال برای ساخت اروتز، پروتز و ایمپلنت های پزشکی استفاده کرد.
همچنین به دلیل مقاومت بالای فیبر کربن در برابر اشعه ایکس، در تجهیزات و سازه های پزشکی که با مواد رادیواکتیو و این اشعه سر و و کار دارند؛ می توانند با کمک فیبر کربن کربن مقاوم سازی شوند. با این حال هنوز باید تحقیقات بیشتری در مورد کاربرد فیبر کربن در صنعت پزشکی انجام شود تا نتیجه این تحقیقات به دست مردم عزیز برسد.
کاربرد الیاف کربن در صنعت نظامی چیست؟
استفاده از فیبر کربن در صنایع نظامی و ساخت تجهیزات نظامی نیز کاربرد دارد. یکی از مهم ترین اهداف برای ساخت تجهیزات نظامی، به حداقل رساندن کیفیت در کنار استحکام و تاب آوری بالای این قطعات و تجهیزات است. فلزات وزن بالایی دارند و به همین دلیل می‌توان آن ها را جایگزین الیاف کربن کرد.
این محصولی است که در انواع ادوات جنگی که شامل تسلیحات نظامی، ماشین آلات حمل و نقل نظامی، تجهیزات هوابرد و … می باشند، مورد استفاده قرار می گیرد. فیبر کربن در حال حاضر یکی از پرفروش‌ترین مصالح صنعت نظامی است. این مصلحه با کارایی فوق‌العاده خود، مزایای زیادی را به همراه دارد.
کاربرد الیاف کربن در تجهیزات ورزشی
از فیبر کربن برای ساخت تجهیزات ورزشی نیز استفاده می کنند. فیبر کربن به دلیل وزن سبک و دوام بالایی که دارد می تواند برای ساخت کفش های ورزشی و محصولات مختلف دیگر مورد استفاده قرار گیرد. بنابراین علاوه بر اینکه کاربردهای محصول ذکر شده در صنعت خودروسازی، هوا و فضا و همچنین ساختمان سازی متعدد است، از فیبر کربن برای ساخت تجهیزات ورزشی متنوع نیز استفاده می شود که در ادامه به برخی از تجهیزات قابل ساخت با این الیاف اشاره می کنیم.
تنیس
یکی از ورزش های محبوبی که احتمالا تا به حال در مورد آن آشنایی داشته اید، تنیس است. تنیس از تجهیزات مختلفی تشکیل شده که یکی از مهم ترین آن ها، راکت هایی با شکل منحصر به فرد می باشد. این راکت ها می توانند با جنس فلز و آلومینیوم ساخته شوند. وزن و قیمت راکت ها بسیار بالا خواهد رفت. استفاده از این محصول به دلیل وزن سبک برای ساخت راکت ها می تواند مزایای زیادی را به همراه داشته باشد.
دوچرخه سواری
وزن دوچرخه در هنگام دوچرخه سواری تاثیر بسیار زیادی روی سرعت بازیکنان دارد. اگرچه می توان از متریال هایی مانند آلومینیوم برای ساخت دوچرخه استفاده کرد؛ اما فیبر کربن به دلیل داشتن وزن سبک و استحکام بالا، می تواند برای ساخت دوچرخه مورد استفاده قرار گیرد.
گلف
وزن چوب گلف به اندازه مقاومت آن محکم است. الیاف کربن از جمله متریال هایی اند که می توانند با مقاومت بالا و همچنین وزن کم، به افراد گلف باز این امکان را بدهند تا از چوب هایی با وزن پایین استفاده کنند. این موضوع باعث افزایش بهره وری بازیکنان این حرفه می شود و علاوه بر آن سرعت بازی را افزایش می دهد. همچنین باید توجه داشته باشید که چوب گلف در اثر ضربه به توپ دچار فرورفتگی نخواهد شد.
اسکی و اسنوبرد
استفاده از تخته های اسکی در هنگام اسکی سواری باید با دقت بیشتری انجام شود. چرا که این تخته ها به راحتی در معرض ضربه و یخ زدگی قرار می گیرند و باید با متریال مقاوم در برابر سرما و ضربه ساخته شوند. الیاف کربن به دلیل داشتن این خاصیت و وزن کم، برای ساخت تخته های اسکی و اسنوبرد مورد استفاده قرار می گیرد.
ساخت کلاه ایمنی بازیکنان
در ورزش هایی همچون قایق رانی، اسکی روی آب و سایر ورزش های آبی، استفاده ازاین محصول می تواند مزایای زیادی را به همراه داشته باشد. ساخت کلاه ایمنی بازیکنان باید با متریال های سبک بسیار حائز اهمیت است که با فیبر کربن می توان به این موضوع دست پیدا کرد.
ساخت تجهیزات قایق رانی
از جمله کاربردهای فیبر کربن در ورزش های آبی می توان به ساخت تجهیزات قایق رانی اشاره کرد. چرا که این الیاف‌ها وزن سبکی دارند و می توانند دماهای بالا را تحمل کنند. بنابراین برای افزایش مقاومت شیمیایی و و کاهش وزن تجهیزات قایق رانی، می توان از این الیاف استفاده کرد.
قیمت الیاف کربن چقدر است؟
یکی از سوالات متداول مشتریان برای خرید قیمت است. قیمت این محصول تحت تاثیر فاکتورهای مختلفی است و اگر به مراکز فروش مراجعه کنید، به احتمال زیاد متوجه تفاوت قیمت فیبر کربن خواهید شد. برای آشنایی بیشتر مشتریان در ادامه دلیل تفاوت قیمت را توضیح می دهیم.
نوع بافت الیاف
نوع بافت الیاف کربن twill یا plain می تواند روی قیمت این فیبر تاثیرگذار باشد. در حال حاضر بافت الیاف twill از دیگر بافت های آن گران تر است. این بافت ها دو جهته می باشند و قیمت آن ها با بافت های تک جهته به طور کامل متفاوت می باشد.
وزن الیاف در هر متر مربع
وزن الیاف در هر متر مربع از جمله فاکتورهای دیگری است که می تواند روی قیمت الیاف تاثیرگذار باشد. البته وزن الیاف کربن تحت تاثیر فاکتورهای دیگری از جمله نوع بافت الیاف کربن و تک جهته و دو جهته بودن آن است. هر چقدر وزن الیاف در هر 1 متر مربع بیشتر باشد، فیبر کربن با قیمت بالاتری به فروش می رود.
طول و عرض الیاف
طول و عرض الیاف فاکتور دیگری است که می تواند روی قیمت آن تاثیرگذار باشد. بعضی از الیاف ها با عرض 5 متر و برخی دیگر با عرض 10 متر تولید می شوند که هر کدام کارایی متفاوتی دارند. بدیهی است که الیاف های با عرض 5 متر ارزان تر از الیاف های با عرض 10 متر می باشند. علاوه بر این میزان طول فیبر کربن نیز روی قیمت نهایی فیبر کربن تاثیرگذار می باشد.
تک جهته یا دو جهته بودن الیاف
فیبر کربن به صورت تک جهته و دو جهته در بازار موجود است. بدیهی است که فیبرهای تک جهته به دلیل داشتن بافت ساده تر قیمت ارزان تری نسبت به فیبر کربن دو جهته دارند. از این رو قیمت هر متر مربع الیاف کربن دو جهته بیشتر از قیمت هر متر مربع تک جهته آن است.
کلام پایانی
در این مقاله در مورد الیاف کربن که یکی از محصولات پرفروش در صنایع مختلف محسوب می شود، صحبت کردیم.این محصول می تواند کارایی فوق العاده ای در برابر شرایط مختلف از جمله کشش، رطوبت، مواد شیمیایی و … از خود نشان دهد و در دو مدل تک جهته و دو جهته در بازار موجود است. فیبر کربن به واسطه داشتن عملکرد عالی و وزن سبک در صنایعی که استفاده از متریال هایی با وزن محدود حائز اهمیت است، مورد استفاده قرار می گیرد. از این رو در حال حاضر می توان این محصول را جایگزین بسیاری از متریال های فلزی همچون آلومینیوم و فولاد کرد، با این تفاوت که وزن فیبر کربن نسبت به مقاومت آن بسیار پایین تر است و خصوصیات مشابه با آلومینیوم و فولاد را در اختیار قرار می دهد.
