Miks on süsinikkiud erakordselt oluline tugevdusmaterjal
Süsinikkiust kui suure jõudlusega tugevdamismaterjal on järgmiste aspektide tõttu kriitiline tähtsus:
1. silmapaistvad füüsilised omadused
Kõrge tugevus ja kerge
Süsinikkiu tugevus ületab kaugelt terase (7-9 korda kõrgemad), samal ajal kui tihedus on vaid veerand terasest14. See tugevuse ja kerge raskuse kombinatsioon muudab selle ideaalseks kaalutundlikeks tööstusharudeks nagu lennundus- ja autotööstus, vähendades märkimisväärselt seadmete kaalu ja parandades energiatõhusust17.
Kõrge elastne moodul
Süsinikkiust on kiudainete telje ääres äärmiselt kõrge moodul. Selle spetsiifiline moodul (moodul/tihedus) komposiitides ületab traditsioonilisi metalle, suurendades struktuurilist jäikust ja stabiilsust23.
2. parem keemiline ja keskkonnaresistentsus
Korrosioonikindlus
Süsinikkiust säilitab stabiilse jõudluse karmides keemilistes keskkondades (nt happed, leelised, soolad), muutes selle sobivaks meretehnika ja keemiaseadmete jaoks15.
Kõrgtemperatuuriga ja kubemevastane jõudlus
Mitteoksüdeerivates keskkondades talub süsinikkiud äärmuslikke temperatuure (üle 2000 kraadi) ilma pugemata, ideaalne raketipihustite ja kõrge temperatuuriga reaktorite jaoks .35.
3. multifunktsionaalsed eelised
Elektri- ja soojusjuhtivus
Soojusjuhtivuse 2-3 korral on vase ja loomupärase elektrijuhtivuse korral süsinikkiud ainulaadselt väärtuslik elektrooniliste jahutusvalamute ja elektromagnetiliste varjestusmaterjalide korral34.
Töödeldavus ja disaini paindlikkus
Süsinikkiudu saab koondada, kihistada või kombineerida vaikude/metallidega, et luua mitmekesiseid komposiitkonstruktsioone, vastates spetsialiseeritud mehaaniliste ja geomeetriliste nõuetele27.
4. laiad tööstuslikud rakendused
Kosmose: kasutatakse õhusõidukite keredes (nt Boeing 767 vähendab kaalu 1530 kg võrra, kasutades süsinikkiust komposiidid38) ja satelliitkomponente.
Transportimine: autotööstus kergekaal (nt autokehad, aku korpused) suurendab energiatõhusust ja vahemikku18.
Ehitus- ja inseneritöö: tugevdab sildu ja hooneid eelpingestatud süsinikplaatide kaudu, et parandada koormuse kandmist48.
Spordi- ja tarbekaubad: tasakaalustab tugevust ja kerget golfiklubides, suuskades ja muudes seadmetes35.
5. Kulude ja protsesside optimeerimise potentsiaal
Tekkivad tehnoloogiad, näiteks aurukasvanud süsinikkiud, alandavad tootmiskulusid. Mitmekülgsed vormid (nt lühikesed kiud, pidevad hõõgniidid) laiendavad veelgi tööstus- ja tsiviilrakendusi37.
Kokkuvõtlikult, süsinikkiudu võrreldamatu jõudlus, keskkonnaalane kohanemisvõime ja tööstusevaheline kasulikkus tsementi selle rolli asendamatu tugevdusmaterjalina tänapäevases tööstuses, teenides talle pealkirja "must kuld" 45.
