La fibra de carboni es pot oxidar?
La fibra de carboni és químicament estable, resistent a la corrosió i no s'oxida. Per això funciona bé en entorns durs. Però els agents oxidants forts, com el peròxid d'hidrogen o l'àcid sulfúric, poden afectar-lo.
De la mateixa manera, la resina epoxi és inert i no s'oxida ni es corroeix. Tanmateix, és sensible a la llum solar. Per tant, cobreix els compostos de fibra de carboni amb un acabat resistent als raigs UV per evitar danys a llarg termini per la llum solar.
Val la pena assenyalar que els compostos de fibra de carboni poden causar corrosió galvànica en contacte amb alguns metalls. Tot i que no provocarà una corrosió superficial evident a curt termini, els productes de corrosió s'acumulen i provoquen danys amb el temps. Afortunadament, això necessita condicions específiques i alguns recobriments ofereixen protecció.
Es pot trencar la fibra de carboni?
La resposta curta és sí. Qualsevol material pot fallar, però és una mica més complicat que això. Molts factors, com ara el procés de producció, el disseny i l'ús, afecten la durabilitat.
Per exemple, es poden formar buits i és més probable que es trenqui si el fabricant aplica la resina de manera desigual o no n'utilitza prou. Amb el temps, aquestes petites esquerdes es poden estendre fins a trencar-se. Fins i tot els impactes menors poden acabar amb el fracàs.
L'orientació de les fibres i les capes de fibres també té un efecte significatiu en la resistència a la fatiga. Igual que el tipus de força que apliqueu. Les forces de compressió, cisalla i tensió causen diferents tipus de fallada.
La fibra teixida en una disposició de 0 graus té menys resistència a la torsió que a 45 graus, per exemple. Així que es pot trencar si el torceu.
La conclusió és que si us quedeu per sota del llindar de càrrega d'una part concreta, no es trencarà fàcilment.
A més, tingueu en compte que és difícil detectar signes de dany que indiquin una fallada imminent. I a diferència d'altres materials que es dobleguen o es corben, quan la fibra de carboni falla, pot fallar de manera espectacular i trencar-se.
RELACIONATS: Què és la fibra de carboni forjada? La guia definitiva dels compostos forjats
Les condicions meteorològiques afecten la durabilitat de la fibra de carboni?
La fibra de carboni té una baixa expansió tèrmica. Per tant, la seva forma, àrea, volum o densitat no canvia gaire en resposta als canvis de temperatura. Això no vol dir que sigui immune als efectes del clima a llarg termini. Els estudis van trobar que les combinacions de condicions meteorològiques poden tenir efectes diferents sobre la fibra de carboni en diferents entorns.
Cicles de congelació-descongelació
La Fundació d'Investigació en Enginyeria Civil va identificar els cicles de congelació i descongelació com una possible amenaça per a la durabilitat de la fibra de carboni. A més, van trobar que les condicions de congelació i descongelació degraden més el formigó armat amb fibra de carboni en aigua salada.
No és necessàriament la fibra de carboni la que perd integritat, sinó que es formen microesquerdes a la matriu i es desenganxen fibra/matriu. I els efectes són en part perquè l'adhesiu estructural no és tan avançat com altres usos de fibra de carboni.
Finalment, malgrat aquests efectes, un altre estudi va trobar que el formigó armat amb fibra de carboni era més durador que el formigó estàndard.
Envelliment higrotèrmic
L'envelliment higrotèrmic pot tenir un impacte en la durabilitat de la fibra de carboni en algunes aplicacions, però no en d'altres.
Què és l'envelliment higrotèrmic? L'envelliment higrotèrmic es refereix a una combinació de calor i humitat i quin efecte té sobre una estructura.
L'exposició prolongada a la calor i la humitat pot tenir poc efecte sobre la resistència a la flexió de la fibra de carboni. Però sota càrrega sostinguda i en presència d'aigua salada, la resistència a la tracció disminueix entre un 7% i un 12%.
Cicles humit-sec
Un estudi mostra que els cicles humit-sec poden tenir un impacte advers significatiu en la resistència a la tracció. Després de 4000 cicles humit-sec, la probabilitat de fallada augmenta notablement.
En canvi, té una influència limitada en la deformació de la fibra de carboni.
Exposició UV i condensació
La radiació UV i la condensació funcionen de manera sinèrgica que provoca l'erosió de la matriu epoxi, però no afecta la fibra de carboni. L'erosió epoxi pot disminuir la resistència a la tracció fins a un 29% i conduir a menys durabilitat.
Com s'ha esmentat, un acabat resistent als raigs UV ajudarà a protegir els compostos de fibra de carboni.
En general, les condicions meteorològiques afecten la fibra de carboni. Però els efectes depenen de com l'utilitzeu. Per exemple, les condicions meteorològiques tenen un impacte més notable en els edificis amb fibra de carboni que en un quadre de bicicleta de carboni.
Pot la fibra de carboni suportar la calor?
Les fibres de carboni poden suportar la calor. Però la fibra de carboni s'utilitza principalment en una matriu com el formigó, el plàstic o l'epoxi, cosa que pot limitar la seva tolerància a la calor. En altres paraules, la matriu té un paper més important en si una part de fibra de carboni pot suportar la calor que la fibra sola.
Per exemple, alguns epoxis poden suportar temperatures de fins a 100 graus (212 ℉), mentre que el compost de matriu de carboni reforçat amb fibra de carboni pot tolerar temperatures superiors a 2000 graus (3632 ℉).
La fibra de carboni és a prova de bales?
En teoria, la fibra de carboni podria aturar una bala, però Kevlar® o una altra fibra d'aramida té més flexibilitat i resistència a l'impacte. A més, Kevlar® és una opció més rendible per a armadures antibales.
La fibra de carboni ofereix un alt nivell de protecció contra alguns objectes. Sovint veuràs que els conductors de cotxes de carreres l'utilitzen per protegir-se perquè dispersa l'impacte de les forces. Però quan es tracta de bales, necessitareu moltes capes per aturar-ho.
Mireu aquest vídeo per veure com la fibra de carboni composite fires contra les bales.
Tanmateix, els nanotubs de carboni poden suportar bales. Els nanotubs consisteixen en àtoms de carboni units en patrons hexagonals repetits per crear un cilindre buit. Aquests nanotubs poden absorbir l'energia dels míssils balístics millor que la fibra de carboni i, en alguns casos, fins i tot el Kevlar®.
En la seva forma més bàsica, la fibra de carboni és el grafit de carboni, que durarà pràcticament per sempre. El material normalment no és fotodegradable ni biodegradable. Tanmateix, alguns factors influeixen en la seva durabilitat, com la seva matriu. A més, l'ús intens de compostos i factors ambientals podrien afectar la seva durabilitat i les seves possibles aplicacions. En general, els científics preveuen que les peces de fibra de carboni durin més de 50 anys.
