CFRP là gì

CFRP là viết tắt của Carbon Fiber Reinforced Polymer (composite polymer gia cường sợi carbon) là vật liệu nhẹ, mạnh được sử dụng trong sản xuất nhiều sản phẩm được sử dụng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta. Nó là một thuật ngữ được sử dụng để mô tả vật liệu composite cốt sợi sử dụng sợi carbon làm thành phần cấu trúc chính. Cần lưu ý rằng chữ "P" trong CFRP cũng có thể là viết tắt của "plastic" tức là nhựa thay vì "polymer".

Nói chung, vật liệu composite CFRP sử dụng nhựa nhiệt rắn như epoxy, polyester hoặc vinyl ester. Mặc dù nhựa nhiệt dẻo cũng được sử dụng trong vật liệu tổng hợp CFRP, vật liệu composite nhựa nhiệt dẻo sợi carbon thường được viết tắt riêng là CFRTP.

Khi làm việc với vật liệu composite hoặc trong ngành công nghiệp vật liệu composite, điều quan trọng là phải hiểu các thuật ngữ và từ viết tắt. Quan trọng hơn, cần phải hiểu các tính chất của vật liệu composite FRP.

Thuộc tính của vật liệu composite CFRP

Vật liệu composite, được gia cố bằng sợi carbon, khác với các vật liệu composite FRP khác sử dụng vật liệu truyền thống như sợi thủy tinh hoặc sợi aramid. Vật liệu composite CFRP những ưu điểm:

Trọng lượng nhẹ: Một hỗn hợp gia cố sợi thủy tinh truyền thống sử dụng sợi thủy tinh liên tục với sợi thủy tinh 70% (trọng lượng thủy tinh / tổng trọng lượng), thường sẽ có mật độ 1,8 g mỗi cm khối.

Trong khi đó, hỗn hợp CFRP, với cùng trọng lượng sợi 70%, thường có thể có mật độ 1,5 g mỗi cm khối.

Tăng sức mạnh: Không chỉ các vật liệu tổng hợp bằng sợi carbon có trọng lượng nhẹ hơn, mà vật liệu tổng hợp CFRP cũng mạnh hơn và cứng hơn trên mỗi đơn vị trọng lượng. Điều này đúng khi so sánh vật liệu composite sợi carbon với sợi thủy tinh, thậm chí còn hơn thế khi so sánh với kim loại.

Ví dụ, khi so sánh thép với vật liệu tổng hợp CFRP là cấu trúc sợi carbon có độ bền tương đương thường sẽ nặng bằng 1/5 so với thép. Bạn có thể tưởng tượng tại sao các công ty ô tô đang tìm cách sử dụng sợi carbon thay vì thép.

Khi so sánh vật liệu composite CFRP với nhôm, một trong những kim loại nhẹ nhất được sử dụng. Cấu trúc nhôm có độ bền tương đương có thể nặng gấp 1,5 lần cấu trúc sợi carbon.

Tất nhiên, có nhiều biến số có thể thay đổi sự so sánh này. Loại và chất lượng vật liệu có thể khác nhau, và với vật liệu composite, quy trình sản xuất, kiến ​​trúc sợi và chất lượng cần phải được tính đến.

Nhược điểm của vật liệu composite CFRP

Chi phí: Mặc dù là vật liệu tuyệt vời, nhưng vẫn còn một lý do tại sao sợi carbon không được sử dụng trong mọi ứng dụng. Tại thời điểm này, giá của vật liệu tổng hợp CFRP làm nó bị giới hạn trong nhiều ứng dụng. Tùy thuộc vào điều kiện thị trường hiện tại (cung và cầu), loại sợi carbon (hàng không vũ trụ so với cấp thương mại) và kích cỡ kéo sợi, giá sợi carbon có thể thay đổi đáng kể.

Sợi carbon thô có thể đắt hơn từ 5 lần đến 25 lần so với sợi thủy tinh. Sự chênh lệch này thậm chí còn lớn hơn khi so sánh thép với vật liệu composite CFRP.

Độ dẫn điện: Đây có thể là một lợi thế cho vật liệu composite sợi carbon hoặc bất lợi tùy thuộc vào ứng dụng. Sợi carbon cực kỳ dẫn điện, trong khi sợi thủy tinh cách điện. Nhiều ứng dụng sử dụng sợi thủy tinh và không thể sử dụng sợi carbon hoặc kim loại, vì tính dẫn điện.

Ví dụ, trong ngành công nghiệp tiện ích, nhiều sản phẩm được yêu cầu sử dụng sợi thủy tinh. Đó cũng là một trong những lý do tại sao thang sử dụng sợi thủy tinh làm đường ray thang. Nếu một chiếc thang sợi thủy tinh tiếp xúc với đường dây điện, khả năng bị điện giật sẽ thấp hơn nhiều. 

Mặc dù chi phí của vật liệu composite CFRP vẫn còn cao, những tiến bộ công nghệ mới trong sản xuất đang tiếp tục cho phép các sản phẩm hiệu quả hơn về chi phí. Hy vọng chúng ta sẽ có thể thấy sợi carbon hiệu quả chi phí được sử dụng trong một loạt các ứng dụng tiêu dùng, công nghiệp và ô tô.