پارچه کربن چیست؟
پارچه کربن سازند (Sazand BCF) نوعی پارچه نوین است که از رشتههای بسیار نازک کربن خالص ساخته میشود. این الیاف از ماده اولیهای مثل PAN یا Pitch تولید شده و پس از فرآیند کربونیزاسیون، به شکل پارچه بافته میشوند. نتیجه، یک ماده فوقالعاده سبک، بسیار مقاوم و کاملاً پایدار است که استحکام آن چند برابر فولاد و وزنش یکسوم آلومینیوم است.
پارچه کربن بهدلیل مقاومت بالا، عدم خوردگی، پایداری حرارتی و ظاهر جذاب، در صنایع پیشرفته مثل هوافضا، خودرو، عمران و تجهیزات ورزشی استفاده میشود.
دستهبندی پارچه کربن
مدول پارچه کربن سازند میزان سختی و مقاومت آنها را مشخص میکند و معیار اصلی در انتخاب نوع پارچه کربن برای کاربردهای مختلف است.
معیارهای تخصصی برای انتخاب مدول مناسب پارچه کربن
انتخاب مدول پارچه کربن سازند (Sazand BCF) به نوع کاربری و الزامات مکانیکی وابسته است. عواملی مانند نوع تنشهای وارد بر قطعه (کششی، خمشی یا ترکیبی)، میزان سختی موردنیاز، محدودیت وزن، شرایط محیطی و همچنین هزینه تمامشده پروژه تعیین میکنند که از الیاف SM، IM، HM یا UHM استفاده شود. در پروژههای ساختمانی و تقویت سازهای معمولاً سختی متوسط کافی است، اما در صنایع دقیق مانند هوافضا، انتخاب بهسمت مدولهای بالاتر میرود.
مقایسهی فنی مدولهای SM، IM، HM و UHM
پارچه کربن SM تعادل مطلوبی میان قیمت، استحکام و انعطافپذیری دارند و در کاربردهای عمومی و مقاومسازی سازهها رایجاند. نوع IM سختی بالاتری ارائه میدهد و برای قطعات سبک اما مقاوم در هوافضا و خودرو استفاده میشود. گروه HM با افزایش چشمگیر سختی، مناسب ساخت تجهیزات دقیق از جمله پهپاد و بازوهای رباتیک است؛ هرچند شکنندهتر از انواع قبلی است. در بالاترین سطح، الیاف UHM با سختی نزدیک به گرافیت خالص، در پروژههای فوقحساس مانند ماهواره و سامانههای پیشرفته نظامی به کار میروند و هزینه تولید بسیار بیشتری دارند.
مدولهای مختلف پارچه کربن (Carbon Fiber Modulus Grades) معیار مهمی برای تعیین میزان سختی، خشکی و مقاومت الیاف در برابر تغییر شکل هستند و نقشی اساسی در انتخاب نوع پارچه کربن برای کاربردهای مختلف دارند. پارچه کربن سازند با مدول استاندارد (Standard Modulus – SM) که معمولاً با نامهایی مانند T300 و T700 شناخته میشوند، مدولی در حدود ۲۳۰ تا ۲۵۰ گیگاپاسکال دارند و پرمصرفترین نوع در صنایع عمومی، ورزشی، خودرو و مقاومسازی FRP محسوب میشوند.
این گروه تعادل مناسبی میان قیمت، استحکام و انعطافپذیری ارائه میدهد. نوع بعدی، مدول متوسط (Intermediate Modulus – IM) است که مدول آن حدود ۲۹۰ تا ۳۵۰ گیگاپاسکال بوده و بهدلیل استحکام کششی بالاتر و سختی بیشتر، برای قطعات هوافضایی سبکوزن انتخاب میشود؛ هرچند نسبت به SM خشکتر و گرانتر است.
تفاوت پارچه کربن صنعتی و گرید هوافضایی
پارچه کربن در دو گروه اصلی تولید میشوند: Industrial Grade و Aerospace Grade.
پارچه کربن صنعتی
-
برای استفاده در خودرو، ساختمان، تجهیزات ورزشی و قطعات عمومی
-
قیمت پایینتر
-
تلرانس ابعادی کمتر دقیق
-
استحکام متوسط تا بالا
-
مناسب برای پروژههای عمومی و مهندسی
پارچه کربن گرید هوافضایی
-
مخصوص صنایع هوافضا، پهپادهای پیشرفته و پروژههای حساس
-
هزینه بسیار بیشتر
-
کنترل کیفی بسیار دقیق
-
استحکام و مدول بالا (HM و UHM)
-
وزن کمتر و یکنواختی بیشتر در رشتهها
نقش پارچه کربن در مقاومسازی ساختمان (FRP)
پارچه کربن سازند (Sazand BCF) یکی از اجزای اصلی سیستم FRP است که برای تقویت سازهها به کار میرود. در این روش، پارچه کربن همراه با رزین اپوکسی روی المانهای بتنی نصب میشوند تا ظرفیت تحمل بار افزایش یابد.
کاربردهای اصلی FRP با پارچه کربن:
-
افزایش مقاومت خمشی تیرها
-
افزایش مقاومت برشی تیرها
-
تقویت ستونها برای زلزله
-
ترمیم سازههای آسیبدیده
-
جلوگیری از شکست ترد در سازههای بتنی
تفاوت پارچه کربن vs کولار
پارچه کربن سازند و کولار هر دو از خانواده الیاف پیشرفتهاند اما کاربردها و ویژگیهای متفاوتی دارند.
پارچه کربن
-
مقاومت کششی بالا
-
سفتی (Rigidity) بسیار زیاد
-
رسانای الکتریکی
-
مقاوم در برابر حرارت
-
شکنندگی نسبی در برابر ضربه
پارچه کولار (Kevlar)
-
فوقالعاده مقاوم در برابر ضربه و پارگی
-
انعطافپذیرتر
-
عایق الکتریسیته
-
مقاومت حرارتی بالاتر از پلاستیکها
-
مقاومت کمتر نسبت به کربن در برابر UV و رطوبت
پارچه کربن در تجهیزات ورزشی: دوچرخه، راکت، اسکی
صنعت ورزش یکی از بزرگترین مصرفکنندگان پارچه کربن است زیرا این ماده ترکیب ایدهآلی از وزن کم، انعطاف کنترلشده و استحکام بالا ارائه میدهد.
دوچرخههای کربنی
-
فریم بسیار سبک
-
انتقال قدرت بهتر
-
لرزشگیری مناسب
-
پایداری بیشتر در سرعتهای بالا
-
فریمهای کربنی امروزه در دوچرخههای جاده و کوهستان حرفهای استاندارد شدهاند.
راکت تنیس و بدمینتون
-
افزایش کنترل ضربه
-
کاهش لرزش
-
دوام بالا
-
پارچه کربن کمک میکند راکت سبکتر ولی پرقدرتتر باشد.
تختههای اسکی و اسنوبورد
-
انعطافپذیری دقیق
-
مقاومت زیاد در ضربات
-
عملکرد بهتر در سرعت بالا
-
کربن باعث میشود تخته اسکی هم سبک باشد هم پایدار.
هنوز بررسیای ثبت نشده است.