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碳纖維與鋼比較:誰更勝一籌?
優培德:在很多碳纖維產品的開發業務中,大部分是用碳纖維產品替代金屬材質,取其輕與強的優勢,因此在碳纖維與鋼的話題上存在許多差異,可能會使一種纖維優于另一種。但實際上碳纖維和鋼都具有在特定應用中提供各自優越的性能和品質,但要了解哪種 “更好”,需要了解碳纖維和鋼之間的主要區別。
碳纖維和鋼之間的主要區別
鋼和碳纖維在工業和家庭應用中都很常見,主要以其卓越的強度和耐用性而聞名。在日常應用中,鋼和碳纖維都是可靠的材料,可以長時間承受磨損。當然兩者之間存在顯著差異。
1)強度
盡管鋼通常被認為是建筑和工業環境的標準,但就強度與重量比而言,碳纖維實際上比鋼強得多。在本申請中,“強度”是由材料的抗變形能力或“彈性模量”定義的。碳纖維和鋼的彈性模量均高達 200 吉帕 (GPa),因此這兩種材料都非常堅硬,非常適合許多高應力應用。
2)重量
雖然碳纖維和鋼都具有極強的抗變形能力,但鋼的密度要大得多,而碳纖維的重量大約輕五倍,因此在這方面它的強度大約是鋼的五倍。由于其優越的強度重量比,碳纖維是必須減輕重量的應用(航空航天、體育用品等)的首選。
3)耐腐蝕性能
盡管固化環氧樹脂會與陽光和其他元素發生反應,但碳纖維本身由化學穩定的材料制成,并且耐腐蝕,使其碳纖維制品成為惡劣環境下應用的更好選擇。另一方面,鋼在暴露于大氣中的濕氣時非常容易氧化(盡管某些鋼合金具有更好的耐腐蝕性)。在耐腐蝕性方面,碳纖維毫無疑問勝出。
4)成本
歸根結底,與碳纖維材料做成碳纖維產品相比,鋼通常是一種更具成本效益的材料。但要考慮到碳纖維成本必須包括制造工藝成本、熟練勞動力成本以及材料成本。相比之下,生產碳纖維是一個非常精確且耗時的過程,但最終是值得的。雖然碳纖維部件的成本可能更高一些,但它們比鋼制部件更堅固、更輕,而且使用壽命更長。
鋼和碳纖維都非常堅固,并且根據其使用的應用,可以持久耐用。兩者在工業環境中都有自己的優勢和地位,可以肯定地說,兩者都不會很快取代對方。要充分發揮碳纖維在工業用品優勢,最好設計初期就聯系專業且富有多年設計研發經驗的碳纖維產品生廠家(如優培德),參與前期設計,能更好的節約時間和成本。
附:常見碳纖維與金屬性能對比參數