Süsinikkiu muutused äärmuslikel temperatuuridel
Süsinikkiudu kasutatakse selle suurepäraste mehaaniliste omaduste ja korrosioonikindluse tõttu laialdaselt kosmosetööstuses, autotööstuses ja spordikaupades. Süsinikkiu toimivus äärmuslikel temperatuuridel on aga ka üks olulisi tegureid selle rakendatavuse hindamisel. See artikkel uurib süsinikkiu muutusi kõrge ja madala temperatuuriga keskkondades.
Muutused kõrge temperatuuriga keskkonnas
Termiline stabiilsus
Süsinikul endal on kõrge kuumakindlus. Otsingutulemuste kohaselt võib süsinikkiust taku kõrge temperatuurikindlus ulatuda üle 1000 kraadi. Kui süsinikkiud aga segatakse süsinikkiudplaadi valmistamiseks muude materjalidega (nt epoksüvaiguga), mõjutavad need materjalid selle kuumakindlust. Näiteks hakkab epoksüvaik oksüdeeruma ja lagunema temperatuuril 180–200 kraadi, nii et epoksüvaigu süsinikkiudplaat talub tegelikus kasutuses ainult kõrget temperatuuri kuni 150 kraadi.
Termoplastilise vaigu täiustamine
Termoplastvaigust (nagu polüfenüleensulfiid, polüeeterketoon jne) valmistatud süsinikkiudplaadi kuumakindlust saab teatud määral parandada ja see talub kõrget temperatuuri 250 kraadi. Lisaks on mõned süsinikkiudplaadid, mis on valmistatud muude kõrge temperatuurikindlate materjalide lisamisega süsinikkiust prepregile ja nende vastupidavust kõrgele temperatuurile saab veelgi parandada, kuid tavaliselt mitte rohkem kui 300 kraadi.
Muutused madala temperatuuriga keskkondades
Külm stabiilsus
Süsinikkiud toimib väga hästi ka madala temperatuuriga keskkondades. Süsinikkiud ja selle komposiitmaterjalid ei muutu rabedaks ega halvene eriti külmades tingimustes. See muudab süsinikkiud ideaalseks materjaliks kasutamiseks külmas keskkonnas, näiteks Arktikas või kosmoseuuringutel.
Tegelikud rakendusjuhtumid
Lennunduse valdkonnas peavad süsinikkiust komposiidid sageli silmitsi seisma äärmuslike temperatuurimuutustega, alates normaalsest maapinna temperatuurist kuni äärmusliku külmani taevas ja seejärel kõrge temperatuurini, kui nad uuesti atmosfääri sisenevad. Süsinikkiust komposiitide võime säilitada stabiilne jõudlus selliste äärmuslike temperatuurimuutuste korral tõestab selle töökindlust äärmuslikes keskkondades.
Järeldus
Kokkuvõttes sõltub süsinikkiu toimivus äärmuslikel temperatuuridel komposiitmaterjali tüübist ja kasutuskeskkonnast. Kuigi süsinikkiul endal on kõrge kuuma- ja külmakindlus, mõjutab maatriksmaterjal selle komposiitmaterjali temperatuurikindlust. Seetõttu tuleks süsinikkiust komposiitmaterjalide valimisel teha mõistlik materjalivalik vastavalt konkreetsetele rakendusstsenaariumidele ja temperatuurinõuetele.
