Что крепче карбон или кевлар
Что крепче карбон или кевлар
Кевлар и углеродное волокно: Сходства и различия
Кевлар и углеродное волокно – это прочные и легкие композитные материалы, широко известные и повсеместно применяемые в наши дни. Их часто используют в сферах, где важна высокая эффективность и прочность, например, в авиации, спортивных автомобилях высокого класса, а также при изготовлении высокопрочных бронежилетов. Хотя оба эти материала часто используются вместе, они обладают отличными друг от друга качествами.
Конструкция
Углеродное волокно – это, по сути, ткань, сплетенная из тонких нитей графита. Нити выкладываются на форму и прикрепляются друг к другу при помощи эпоксидной смолы. Перекрестное размещение нитей обеспечивает максимальную прочность материала и создает визуальный «клетчатый» вид готового изделия. Кевлар же создается на микроскопическом уровне, в процессе сцепления искусственных молекул в жесткий полимерный кристалл; в результате можно сплести нити либо получить жидкость.
Прочность
Как углеродное волокно, так и кевлар – особо прочные материалы с небольшим отличием друг от друга. Кевлар – чрезвычайно жесткий материал, до такой степени, что под давлением начинает деформироваться, причем довольно быстро. Углеродное волокно, из-за своего плетеного строения, можно легко проткнуть, но зато оно практически невосприимчиво к высокой температуре (в отличие от кевлара).
Компоненты углеродного волокна очень легкие: плетеная конструкция подразумевает, что материалы из углеродного волокна могут быть очень тонкими, если в результате не требуется высокая прочность. Поэтому углеродное волокно часто применяется при создании легких летательных аппаратов или гоночных машин. Если же необходима особая прочность, то на слой углеродного волокна накладывают кевлар, укрепляя его; в пример можно привести создание защитного снаряжения типа шлемов для мотоциклов.
Гибкость
Как правило, кевлар – это негибкий материал. Т.к. при давлении извне и изменении формы вещи, изготовленной из кевлара, нарушается его структура и прочность, то обычно эти вещи делают весьма жесткими. Касается это, как правило, бронежилетов, которые предназначены для торможения летящих предметов (пуль) при максимально возможном ослаблении воздействия удара на тело человека. В зависимости от толщины ткани углеродного волокна, предметы из него могут быть весьма гибкими. Именно его гибкость часто помогает ослабить силу удара; применимо это при производстве легко отрывающихся предметов, например панелей автомобилей.
Кевлар, карбон, стекловолокно, стоимость и свойства
Стекловолокно, стеклопластик, fiberglass
При производстве стеклоткани используется парафин и если формовать ее в таком виде, то хороших прочностных характеристик вам не видать. Поэтому стекловолокно необходимо отжечь до полного удаления парафина в муфельной печи, либо приобретать уже отожженную «стеклоткань для эпоксидной смолы». Что настоятельно рекомендуется. Стоимость 1 кг стекловолокна в зависимости от толщины и плетения изделия варьируется от 500 до 5000 руб. Более дорогими получаются очень тонкие листы, так как они продаются погонными метрами и чтоб купить килограмм стеклоткани толщиной 0.02 мм придется отмотать 50 погонных метров ткани.
Карбон, углеродное волокно, углепластик, carbon
Прочность карбона в основном зависит от качества применяемой эпоксидной смолы. Самые лучшие углеткани продаются уже пропитанными смолой, остается только уложить их в форму и отправить в автоклав для застывания.
Изготовление формы: Чтобы изготовить простейшую матрицу необходимо иметь готовый по форме образец бампера, капота либо любой другой детали изготовленных из любого материала, либо используя готовый заводской образец. Для избежания прочного склеивания образца с будущей матрицой, ее необходимо промазать слоем разделителя. В качестве разделителя может служить мыло, эдельвакс, воск растворенный в бензине, Циатим-221, кремнеорганические смазки. В качестве основы для матрицы, можно использовать монтажную пену, гипс, а также композитные материалы. Если матрица выполняется из композитных материалов, то самым дешевым ее источником является стекловолокно пропитанное обычной эпоксидной смолой. Если матрица имеет сложную форму, то ее приходится делать разъемной, в одном или нескольких местах. Места разъема должны быть зафиксированы и иметь точную позицию друг относительно друга. Лучше всего подходит штифтовое позициолнирование с последующим скреплением болтами.
Все монококи самых современных суперкаров и формулы один, выполняются с использованием углеродного волокна, для большей прочности в конструкцию добавляют титановые и сотовые структуры. Именно из за карбоновой конструкции эти автомобили так дороги. Мало того, что сам материал не дешев, так еще и все производство происходит практически полностью в ручном режиме.
В домашних условиях изготовить такой же прочный карбон как и в заводских, скорей всего не получится, так как для качественного формования крупных деталей, понадобиться большой вакуумный автоклав, позволяющий формовать в вакууме и при заданной иногда немалой температуре, более 150 градусов. 
Эпоксидные смолы застывающие при комнатных температурах не обладают и половиной той прочности, нежели полимеризованные с заданной картой температур, в условиях вакуумного автоклава.
Небольшой список компаний производящих carbon:
Toray
Nippon Graphite Fiber Corporation
FORMAX
Porcher Industries
Seal SpA
SGL Group
Mapei
Zoltek
Saertex
Ballar
Hexcel Corporation
Taiwan Electric Insulator
A&P Technology
FTS SpA
Epotech
Zyvex Technologies
Isovolta AG
Пара-арамидное волокно желтоватого цвета, обладающее очень высокой прочностью. Прочность на разрыв до 360 килограмм на миллимметр квадратный. Искусственный аналог приближенный к паутине, или хотя бы созданный при попытках воспроизвести подобный материал. Прочность на разрыв в 3 раза выше прочной стали при той же толщине. Но удельный вес стали в пять раз выше, следовательно при одном и том же весе материалов, кевлар будет в 15 раз прочнее. Спектр применения очень велик. Волокна применяются для армирования резины в автомобильных покрышках, армирование электро-кабелей. Отдельными нитями усиливают ткани различной спец одежды, кевларовые ткани применяются в использовании бронежилетов. Кевларовые перчатки защищают руки от повышенных температур и повреждений острыми предметами. В качестве композитных материалов кевларовые волокна применяют в основном в смеси с другими материалами: угле и стекловолокном. Прочность кевлара на растяжение в 3 раза выше чем у стекловолокна но при этом он в два раза легче. Кевлар продается в нитях, тканях, лентах и цена за килограм примерно такая же как и у карбона около 5000 руб за килограмм. Расброс цен здесь гораздо выше, так как кевлар используется не только в качестве композиционных материалов, ткани и ленты имеют цену еще и как изделие, а не только как сырье. Например баллистические ткани для бронежилетов.
Сравнение удельного веса армирующих волокон и разрывной прочности.
Карбон. ч1. обзор материалов.
КАРБОН
Carbon fiber (CF, углеродные волокна) — материал из тонких нитей (5-15 микрон в диаметре). Несколько тысяч углеродных волокон скручены вместе образуя нити, из которых, собственно, плетут ткань. Способы плетения влияют на некоторые физические свойства ткани.
Такая ткань обладает хорошей гибкостью, высокой прочностью на разрыв, малым весом, высокой устойчивостью к температуре.
Однако, при тюнинге автомобилей например, под словом КАРБОН подразумевают не само волокно или ткань — а некий композит. В основном это углеродное волокно армированное пластиком: carbon-fiber-reinforced plastic (CFRP или CRP) — углепластик. В качестве армированного пластика (полимера) выступает эпоксидная смола + отвердитель (но также может быть полиэстер, нейлон, виниловый эфир и др.).
Углепластики обладают высокой прочностью, жесткостью, но очень хрупкие.
Еще один композит углеродных волокон — (углеродистое) графитовое волокно. По англ.: graphite-(fiber)-reinforced polymer (GFRP), но чаще просто graphite fiber, так как маркировка GFRP конфликтует с другим материалом glass-(fiber)-reinforced polymer (Стекловолокно армированное полимером). Данный композит отличается хорошей устойчивостью к температурам.
Для достижения некоторых физических свойств материала углеволокно композиционируют также с кевларом, алюминием, стекловолокном и др.
КЕВЛАР
Kevlar — синтетическое волокно высокой механической и термической прочности, арамид. В 5-10 раз прочнее карбона, но имеет более ощутимые недостатки перед карбоном — теряет свои свойства под действием температуры и влаги, служит не более 5 лет. Изначально использовался в военной промышленности — каски, бронижелеты и т.д. Нам интересен в связке КАРБОН+КЕВЛАР.
также множество других цветов:
Вариации цветов и рисунки плетения можно погуглить на «colored carbon fiber»
compositeenvisions.com/
СТЕКЛОВОЛОКНО
Glass fiber — волокно из стекла. Имеет примерно сопоставимые свойства с карбоном — не обладает такой прочностью и жесткостью, но зато менее ломкий и значительно дешевле. Альтернатива карбону в качестве легкого жесткого материала но не по внешнему виду.
САМОКЛЕЮЩАЯСЯ ПЛЕНКА ПОД КАРБОН
винил, поливинил хлорид, ПВХ, PVC, латекс — пластичная пластмасса. По своим свойствам и рядом не стоит со всеми вышеописанными материалами, но тем не менее имеет свои плюсы — легок в применении, внешне практически полностью повторяет карбон.
Некоторые производители обещают срок службы более 10 лет.
Вариант — пленка 3M DI-NOC
P.S. в дальнейшем напишу детальнее про сам карбон (плетения, композиты, нагрузки) и его ценообразование. Также про его использование в автотюнинге — где есть смысл, а где лучше и проще обойтись пленкой или стекловолокном.
Комментарии 16
пишут что карбон обладает хорошей теплоёмкостью, а это значит хорошо поглощает тепло, но зачем тогда холодный впуск делают из карбона?
Вопрос.
У меня карбон спойлер. Верхняя часть постоянно подвергается солнцу и влаге.
Не знаю связано ли это или нет… но он как бы стал с верху шуршавым, как если на машине начнет облезать лак. Его цвет стал более матовым а не глянц…
Подскажите что можно сделать?
шуршавый — значит дошло до самого волокна и оно будет дальше разрушаться.
я бы просто прошелся слоем эпоксидной смолы для глянца и для приостановки разрушения, а вообще верхний слой зачищают и накладывают новый слой карбона, т.к. прочность уже не та будет.
Ну там выглядит будто лак слез или чтот такое. Он не совсем шуршавый, больше просто матовова цвета стал
ну тогда просто автомобильным лаком пшикнуть)
Мона. Я создал тему у себя в борт журнале с фотками. Глянь если интересно
шуршавый — значит дошло до самого волокна и оно будет дальше разрушаться.
я бы просто прошелся слоем эпоксидной смолы для глянца и для приостановки разрушения, а вообще верхний слой зачищают и накладывают новый слой карбона, т.к. прочность уже не та будет.
бред, полный бред, во первых не понятно из чего сделано крыло, может из галькоута а может из самого дешеврго топгоута и как правило эти композиты с эпоксидной смолой ни как не связываются а уж тем более тонкий слой, нужно просто вышкурить и перелачить
Вопрос.
У меня карбон спойлер. Верхняя часть постоянно подвергается солнцу и влаге.
Не знаю связано ли это или нет… но он как бы стал с верху шуршавым, как если на машине начнет облезать лак. Его цвет стал более матовым а не глянц…
Подскажите что можно сделать?
совет, вышкури его и перелач- блоьше ничего, а еще отпалируй как полагается
Про не лечится.
скол карбона просто заделывается смолой? Если есть повреждение ткани то обычной смолой не обойтись, а ремонт ее может быть выше стоимости самого изделия, и прежний внешний вид не восстановить (будет заплатка), и сам по себе ремонт очень сомнителен, так как прежних свойств практически не достичь. Сделать хреновый ремонт или вообще оставить без ремонта приведет к болезни карбона — он будет расслаиваться и разрушаться. Это болезнь как коррозия металла, но ржавчину на ранней стадии легко и дешево залечить и это не приведет к каким либо изменениям физических свойств металла, чего не скажешь о карбоне. «Залечить» углепластиковую раму горного велосипеда, углепластиковое удилище — возможно да. «Залечить» углепластиковый мотоциклетный шлем — нет (понятно почему). «Залечить» карбоновую деталь для тюнинга — нет, потому что прежний вид не вернуть. Пленка кстати шлифуется после камушек.
Сильные стороны карбона — жесткость при малом весе, разрывная нагрузка. Это очень хороший материал для спорткаров, где он реально нужен (для облегчения авто). Слабая сторона карбона — хрупкость, механические повреждения. Ставя карбоновый капот или передний бампер нужно понимать что с ним может тоже самое случится что и на лобовом стекле от камушка.
И что я хотел вообще сказать про спорткары — там карбон уместен везде. Но у меня не спорткар а обычная повседневная десятка и я хочу ее «закорбонить». Капот я обклею пленкой. Передний бампер я слеплю из стекловолокна и обклею пленкой. споллер и, возможно, боковые зеркала я сделаю из чистого карбона. Внутри, в салоне, на некоторые детали я просто наложу один слой карбона (карбон-кевлара). Я считаю это оптимальной карбонизацией для повседневного авто
Очень полезная информация, раньше не обратил внимания. Спасибо.
По теме. Прошло пол года с тех пор как я «полечил» споилер. Результат-стало хуже. Если раньше вид был буд-то он стал просто матовый… то теперь это выглядит как будто под слоем лака образовалась соль… там появились белые пятна и разводы. Самое странное что лечили его с 2х сторон, Но только верхняя часть такая. Нижняя осталось прежней (хорошой, как новая)
что значит «не лечится» если скол то он также заделывается смолой, если он после дтп то и железку не сделаешь, и пленка тоже после камушек не ремонтно пригодна… и причем тут спорт кар? там карбон тупо красится, а если мы говорим о споркарах для понтов типа зонды… то и цена другая уже… и карбон не так уж и дорог как многие думают, работа дорогая сним)
верно при желании все лечится, только как правило реставрация стоит дороже
Именно карбон выглядит гораздо интересней пленки, хотя сним гораздо сложней работать) но эффект того стоит)
Согласен) но, к сожалению, карбон не всегда уместен… Если речь идет не о спорткаре, а о повседневном городском авто — то карбон для внешней отделки авто окажется слишком дорог, так как мелкие камушки из-под колес других авто могут его повредить… а карбон не лечится.
(например, капот из карбона)
А если пластмассовые встаски в салоне? Видел человечек на десятке проделывал процедуру карбонизации стеклоткани как на фото и эпоксидная смола, затем зачистка и несколько слоев лака, эффект просто потрясающий… Смотрится как глубокий карбон…
Согласен) но, к сожалению, карбон не всегда уместен… Если речь идет не о спорткаре, а о повседневном городском авто — то карбон для внешней отделки авто окажется слишком дорог, так как мелкие камушки из-под колес других авто могут его повредить… а карбон не лечится.
(например, капот из карбона)
ответ прост — полачте капот керамическим лаком и вся любовь и практично и на долго
Разница между кевларом и углеродным волокном
В ключевое отличие между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что Кевлар по существу содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азо
Содержание:
В ключевое отличие между кевларом и углеродным волокном заключается в том, что Кевлар по существу содержит атомы азота в своей химической структуре, тогда как углеродное волокно не содержит атомов азота и в основном содержит атомы углерода в своей химической структуре.
Что такое кевлар?
Полученный полимер имеет жидкокристаллическую природу. Растворитель, который производитель использовал для этого производства, представляет собой смесь N-метилпирролидон и хлорид кальция. В этом производственном процессе используется концентрированная серная кислота, чтобы удерживать нерастворимый в воде продукт (кевлар) в растворе до окончания производства. Поэтому этот материал очень дорогой (потому что для производства мы используем концентрированную серную кислоту). Этот материал обладает высокой прочностью на разрыв, относительной плотностью за счет межмолекулярных водородных связей. Группы NH в этом материале образуют эти водородные связи. Есть много вариантов использования этого материала. Например, он используется при производстве велосипедных шин, гоночных парусов и пуленепробиваемых жилетов.
Что такое углеродное волокно?
Этот материал применяется в аэрокосмической промышленности, гражданском строительстве, военном деле, автоспорте и т. Д. Однако эти волокна относительно дороги, чем волокна других форм.
В чем разница между кевларом и углеродным волокном?
Сверхлегкая карбоновая броня, превосходящая сталь и кевлар
Отправной точкой для этого материала была светочувствительная смола, которую обрабатывали лазером, чтобы сформировать решетчатый узор, состоящий из повторяющихся микроскопических точек. Затем материал был помещен в высокотемпературную вакуумную камеру, в результате чего полимер превратился в сверхлегкий углерод, напоминающий пену, которая была создана. поглощать шок.
Сложный, но эффективный
Хотя углерод часто бывает хрупким, расположение а небольшой размер точек в материале наноархитектуры приводит к резиновой архитектуре, в которой преобладает изгиб. Команда Массачусетса обнаружила, что свойства этого материала можно изменить, изменив его архитектуру.
Важность углерода
В этих тестах тесты проводились с сверхзвуковые скорости (от 40 до 1,100 метров в секунду). Для получения максимально подробной информации о ударах для исследования использовались высокоскоростные камеры. Также были протестированы различные конструкции углеродных точек с разной толщиной, чтобы команда могла обнаружить оптимальный дизайн чтобы частицы не проходили сквозь материал, а встраивались в него.
Команде удалось показать, что материал поглощает много энергии из-за механизма ударного уплотнения наноразмерных углеродных точек. Они также подтвердили, что этот материал тоньше чем человеческий волос, поэтому он может поглощать удары более эффективно, чем другие материалы, такие как алюминий, сталь или кевлар. Если сфокусировать внимание на этом новом материале, будет получена более прочная и легкая броня, чем та, которая сделана из традиционных материалов.
Кроме того, это исследование может стать началом поле защиты для разработки сверхлегких ударопрочных материалов, таких как взрывозащищенные щиты, защитные покрытия или материалы для брони.