Стекловолокно против углеродного волокна: окончательное противостояние!

Стеклоткань и углеродная ткань - два широко используемых высокоэффективных армирующих материала, широко применяемых в области композитных материалов. Их различия в основном отражаются в следующих аспектах:

1. Состав материала

   • Стеклоткань: В основном состоит из диоксида кремния (стекла), изготавливается путем вытягивания расплавленного стекла в волокна. Это неорганический неметаллический материал.

   • Углеродная ткань: Изготавливается из полиакрилонитрильных (ПАН) или каменноугольных волокон-предшественников путем высокотемпературной карбонизации. Ее основным компонентом является углерод (более 90%), что делает ее материалом, полученным из органических полимеров.

2. Механические свойства

   • Прочность и модуль упругости:

     • Углеродная ткань имеет значительно более высокую прочность и модуль упругости, чем стеклоткань (предел прочности при растяжении углеродного волокна: 3000–7000 МПа; стекловолокна: 1000–3000 МПа).

     • Углеродное волокно легче, что делает его подходящим для применений с высокой нагрузкой (например, аэрокосмическая промышленность, гоночные автомобили).

   • Ударная вязкость:

     • Стеклоткань обладает лучшей пластичностью и ударопрочностью, что делает ее менее подверженной хрупкому разрушению.

     • Углеродное волокно тверже, но более хрупкое и может разрушиться при экстремальных нагрузках.

3. Вес

   • Углеродная ткань имеет более низкую плотность (~1,5–1,8 г/см³) по сравнению со стеклотканью (~2,4–2,6 г/см³), что делает ее идеальной для применений, чувствительных к весу.

4. Термостойкость

   • Стеклоткань: Выдерживает температуры около 500–600°C (высокотемпературные варианты могут превышать 1000°C).

   • Углеродная ткань: Может выдерживать до 2000°C в инертных средах, но начинает окисляться и разрушаться при температуре выше 400°C на воздухе.

5. Электрические и электромагнитные свойства

   • Углеродная ткань: Обладает высокой проводимостью, подходит для электромагнитного экранирования или проводящих композитов, но может создавать помехи для электронных устройств.

   • Стеклоткань: Обладает отличными изоляционными свойствами, что делает ее идеальной для электрической изоляции (например, подложки печатных плат).

6. Стоимость

   • Стеклоткань: Недорогая (примерно 1/10 от цены углеродного волокна) с высокой стоимостью-эффективностью.

   • Углеродная ткань: Дорогая из-за высоких производственных затрат, обычно используется в высокотехнологичных областях.

7. Химическая стойкость

   • Стеклоткань: Устойчива к кислотам и щелочам, но может подвергаться коррозии при длительном воздействии сильных кислот/оснований.

   • Углеродная ткань: Более химически стойкая, но подвержена окислению (требуются защитные покрытия).

8. Типичные области применения

   • Стеклоткань:
     Армирование зданий (например, GFRP), корпуса кораблей, трубопроводы, изоляционные материалы, автомобильные детали.

   • Углеродная ткань:
     Аэрокосмические конструкции, высокопроизводительные гоночные автомобили, спортивное оборудование (клюшки для гольфа, велосипеды), прецизионные инструменты, военные устройства.

9. Обработка и эксплуатация

   • Стеклоткань: Легко режется, хорошо прилегает к сложным поверхностям и обладает хорошей смачиваемостью смолой.

   • Углеродная ткань: Сложна в обработке, требует специализированных инструментов (например, алмазных резцов), со слегка худшей смачиваемостью смолой.

Сводка по выбору:

• Выбирайте стеклоткань: Для бюджетных ограничений, электрической изоляции, ударопрочности или высокотемпературных (неокислительных) сред.

• Выбирайте углеродную ткань: Для экстремального облегчения веса, высокой прочности/жесткости или применений, требующих проводимости/электромагнитного экранирования.