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簡體中文 I compositi CFRP sono materiali leggeri e robusti ampiamente utilizzati nella produzione di un'ampia gamma di prodotti utilizzati nella nostra vita quotidiana.
Cosa sono i compositi in fibra di carbonio (CFRP)?
Un materiale composito rinforzato con fibra di carbonio, denominato materiale composito con fibra di carbonio, si riferisce a un materiale composito rinforzato con fibra che utilizza la fibra di carbonio come componente strutturale principale. Va notato che la “P” nel composito CFRP può rappresentare non solo “polimero” ma anche “plastica”.
In generale, nei compositi CFRP vengono spesso utilizzate resine termoindurenti come resine epossidiche, poliesteri o esteri vinilici. Sebbene le resine termoplastiche siano utilizzate anche nei compositi CFRP, i “compositi termoplastici rinforzati con fibra di carbonio” sono spesso indicati come compositi CFRTP, che rappresenta l’acronimo del nome inglese Carbon Fiber Reinforced Thermoplastic Composites.
Quando si ha a che fare con materiali compositi, è importante comprendere la terminologia e l'abbreviazione specifiche del materiale. Ancora più importante, tuttavia, è importante comprendere le proprietà dei compositi FRP e dei loro vari materiali di rinforzo, come la fibra di carbonio.
Vantaggi dei compositi in fibra di carbonio
Compositi rinforzati con fibra di carbonio, a differenza di altri compositi FRP che utilizzano fibre tradizionali come fibra di vetro o fibre aramidiche, le eccellenti proprietà dei compositi CFRP includono:
Leggero
I tradizionali compositi rinforzati con fibra di vetro utilizzano fibre di vetro continue in una quantità di 70% (peso vetro/peso totale) e in genere 0,065 libbre per pollice cubo.
Molta forza
I compositi CFRP, nonostante la loro leggerezza, hanno una resistenza e una durezza maggiori per unità di peso del composito CFRP rispetto ai compositi in fibra di vetro.
Questo vantaggio è ancora più evidente se paragonato ai materiali metallici.
Ad esempio, l’esperienza ci dice che i materiali CFRP pesano solo 1/5 dell’acciaio a parità di resistenza rispetto all’acciaio.
Immagina perché tutte le case automobilistiche stanno ricercando l'uso della fibra di carbonio anziché dell'acciaio per migliorare le proprie prestazioni.
Quando i compositi CFRP vengono confrontati con l’alluminio, uno dei metalli più leggeri, secondo il presupposto di base, la resistenza del materiale di alluminio è circa 1,5 volte il peso del corpo in fibra di carbonio.
Naturalmente, ci sono molte altre variabili nell’esperimento che possono influenzare i risultati del confronto. Ad esempio, il grado e la qualità dei materiali sono diversi e devono essere presi in considerazione anche il processo di composizione, il processo di produzione, la struttura delle fibre e la qualità.
Svantaggi dei compositi in fibra di carbonio
Costo alto
Nonostante le eccellenti prestazioni dei compositi CFRP, perché le fibre di carbonio non sono ampiamente utilizzate nella produzione dei prodotti?
Al momento, il costo di produzione dei materiali compositi CFRP è troppo elevato. In base alle attuali condizioni di mercato (domanda e offerta), il tipo di fibra di carbonio (grado aerospaziale o commerciale), la dimensione del fascio di fibre è diversa e viene giudicato anche il prezzo della fibra.
Il prezzo per libbra di materia prima in fibra di carbonio può variare da 5 a 25 volte il prezzo della fibra di vetro. Rispetto all’acciaio, il costo elevato dei materiali CFRP è ancora più evidente.
Conduttività
Ciò può essere utilizzato sia come vantaggio nei compositi in fibra di carbonio che come svantaggio nelle applicazioni pratiche. Le fibre di carbonio sono estremamente conduttive, mentre le fibre di vetro sono isolanti. Molti prodotti utilizzano fibra di vetro anziché fibra di carbonio o metallo perché richiedono un isolamento rigoroso.
Nella produzione di servizi pubblici, molti prodotti richiedono l'uso della fibra di vetro. Ad esempio, la produzione di scale utilizza la fibra di vetro come scala perché la possibilità di scosse elettriche è molto ridotta quando la scala in fibra di vetro è a contatto con la linea elettrica.
La scala in fibra di carbonio è estremamente conduttiva e le conseguenze sono inimmaginabili.
Nonostante il costo elevato dei compositi in fibra di carbonio, con il progresso della tecnologia, sempre più prodotti ad alta efficienza sono dietro l’angolo.
Forse nel corso della nostra vita saremo in grado di assistere all’ampia gamma di applicazioni di prodotti in fibra di carbonio ad alte prestazioni nel mercato di consumo, nella produzione industriale e nella produzione automobilistica.
