Liema Huwa Aktar Fireproof? Fibra tal-Karbonju VS. Aramid
Introduzzjoni
Meta niġu għall-qasam tal-inġinerija tal-materjali, hemm żewġ materjali li ġew riċerkati b'mod estensiv għas-saħħa u l-karatteristiċi tal-prestazzjoni tagħhom; fibra tal-karbonju u aramid. Dawn iż-żewġ materjali jintużaw b'mod estensiv f'diversi sferi, u jiddistingwu ruħhom bis-saħħa, id-durabilità u r-reżistenza tagħhom għal xedd u kedd ġenerali. F'dawn l-aħħar żminijiet, kien hemm interess notevoli fil-fehim tal-prestazzjoni reżistenti għan-nar ta 'dawn il-materjali u kif imorru meta jgħaddu minn testijiet rigorużi. Filwaqt li ż-żewġ materjali nstabu li huma reżistenti ħafna għan-nar, dan l-artikolu jfittex li jeżamina b'mod komprensiv id-differenzi bejn it-tnejn li jikkonċernaw il-proprjetajiet tagħhom ta 'reżistenza għan-nar u l-prestazzjoni tal-fibra tal-karbonju u l-aramid f'sitwazzjonijiet differenti.
Fibra tal-Karbonju
Il-fibra tal-karbonju, magħrufa wkoll bħala fibra tal-grafita, hija sustanza popolari użata ħafna fl-industrija tal-ajruspazju, tagħmir sportiv, applikazzjonijiet awtomotivi u mediċi, fost diversi oqsma oħra minħabba d-durabilità u s-saħħa eċċezzjonali tagħha (Wang, Gao, & Cheng, 2016) . Il-fibri tal-karbonju huma maħluqa mill-polimerizzazzjoni tal-akrilonitrile f'impjanti fejn huwa elettrospun u mibrum f'mikrofilamenti, li mbagħad jgħaddu minn karbonizzazzjoni. Dan il-proċess jinvolvi li l-filamenti jiġu soġġetti għal temperaturi estremi sa 2,400 grad, li jwasslu għall-produzzjoni ta 'atomi tal-karbonju pur rranġati fi struttura ta' kannizzata kristallina. Ir-riżultat huwa materjal li jiftaħar saħħa tensili għolja, espansjoni termali baxxa, u reżistenza għolja għall-korrużjoni kimika (Wang, Gao, & Cheng, 2016).
Minbarra l-proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali tagħha, il-fibra tal-karbonju hija magħrufa għall-kapaċità tagħha li tittollera temperaturi għoljin. Huwa meqjus bħala stabbli sa 400 grad fl-arja u jista 'jiflaħ sa 1,000 grad fil-vakwu mingħajr ma juri l-ebda sinjali ta' ħsara (Abdallah et al., 2018). Madankollu, ladarba esposti għal fjamma diretta, il-fibri tal-karbonju jkissru, u tipikament jirriżultaw f'tidwib jew ignition. Dan minħabba li f'temperaturi 'l fuq minn 400 grad, l-atomi tal-karbonju fil-fibri tal-karbonju jirreaġixxu ma' l-ossiġnu atmosferiku biex jipproduċu monossidu tal-karbonju u dijossidu, li jwassal għall-kombustjoni tal-materjal.
Aramid
Fibri Aramid jew aramids huma fibri sintetiċi ta 'prestazzjoni għolja użati b'mod estensiv f'diversi applikazzjonijiet li jeħtieġu qawwa għolja, durabilità u reżistenza għal elementi esterni. L-aktar tip komuni ta 'aramid huwa poly-p-phenylene terephthalamide, magħruf aħjar bħala Kevlar, introdott fl-1971 minn DuPont. fibri aramid huma prodotti mill-polimerizzazzjoni ta 'molekuli bl-użu ta' reazzjoni f'żewġ stadji li tinkludi l-ewwel il-ħolqien ta 'polimeru kristallin likwidu permezz ta' solubilizzazzjoni u għażil f'forma ta 'fibra aktar tard. Il-fibri lesti huma distinti bis-saħħa tat-tensjoni għolja tagħhom, it-titwil baxx waqt il-waqfa, u r-reżistenza għall-brix u l-impatt (Zhou et al., 2018). Il-fibri huma magħrufa għall-istabbiltà termali eċċezzjonali tagħhom u jistgħu jifilħu temperaturi sa 300 grad mingħajr ħsara.
B'differenza mill-fibra tal-karbonju, il-fibra aramid hija wkoll ritardant tal-fjammi, karatteristika li tpoġġiha qabel materjali oħra f'termini ta 'reżistenza għan-nar. Meta l-fibri aramid jiġu f'kuntatt ma 'sors ta' sħana, jgħaddu minn proċess magħruf bħala degradazzjoni endotermika, li tikkawża li l-fibri jiddekomponu mingħajr ma jirrilaxxaw gassijiet kombustibbli (Zhou et al., 2018). Minħabba n-nuqqas ta 'gassijiet kombustibbli, ir-rata tat-trasferiment tas-sħana għas-sottostrat meta l-fibri aramid jesperjenzaw nar hija baxxa, li tirriżulta f'intensità mnaqqsa u ħsara aktar baxxa.
Tqabbil: Fibra tal-Karbonju u Aramid fir-Reżistenza għan-Nar
Għalkemm il-fibra tal-karbonju u l-fibra aramid huma t-tnejn magħrufa għas-saħħa, id-durabilità u r-reżistenza tagħhom għal elementi esterni, huma differenti meta niġu għar-reżistenza għan-nar. Il-fibra tal-karbonju hija suxxettibbli għal tidwib jew tqabbid meta tkun esposta għan-nar, filwaqt li l-fibra aramid tittollera s-sħana u l-fjamma, u tagħmilha materjal ideali għal applikazzjonijiet li jinvolvu espożizzjoni għolja għas-sħana (Jeong, Lee, & Kim, 2018). Barra minn hekk, il-fibra aramid turi proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali anke fl-aktar ambjenti ta 'sħana ħarxa, li jagħmilha l-materjal preferut fil-manifattura ta' tagħmir protettiv fl-industriji militari, industrijali u tat-tifi tan-nar.
Fil-valutazzjoni tal-prestazzjoni reżistenti għan-nar tal-materjali, studji juru li l-fibri aramid imorru aħjar minn fibri tal-karbonju f'sitwazzjonijiet li jeħtieġu protezzjoni min-nar. Fi studju li sar minn Li and coworkers (2019), ir-riċerkaturi jissuġġettaw kemm fibri tal-karbonju kif ukoll aramid għal firxa ta 'livelli ta' sħana biex jiddeterminaw l-effetti tal-espożizzjoni tas-sħana fuq il-materjali. L-istudju sab li filwaqt li l-fibri tal-aramid ma esperjenzaw l-ebda tibdil sinifikanti meta esposti għal temperaturi sa 600 grad, il-fibri tal-karbonju ppreżentaw tidwib, qsim u espansjoni sinifikanti tal-wiċċ. Bl-istess mod, fi studju ieħor, Jeong u coworkers (2018) investigaw il-proprjetajiet reżistenti għan-nar taż-żewġ materjali b'fibra tal-karbonju versus komposti tal-fibra aramid. Ir-riċerkaturi sabu li l-kompost tal-fibra aramid kellu reżistenza superjuri tal-fjamma meta mqabbel mal-kompost tal-fibra tal-karbonju.
Barra minn hekk, il-fibri aramid huma aktar innovattivi f'termini ta 'applikazzjonijiet tad-disinn mill-fibra tal-karbonju. Peress li l-fibri aramid huma intrinsikament ritardanti tal-fjammi, il-materjal huwa mfittex ħafna fl-industrija tat-tessuti għal diversi applikazzjonijiet, inkluż tagħmir tat-tifi tan-nar, tagħmir protettiv personali industrijali (PPE), ħwejjeġ ta 'barra, u tined, fost diversi oħrajn. Il-fibri tal-karbonju mhumiex naturali reżistenti għall-fjammi, u kwalunkwe applikazzjoni li teħtieġ reżistenza għan-nar, bħal komponenti tal-magna, teħtieġ iż-żieda ta 'matriċi biex tinkiseb reżistenza għall-fjamma.
Konklużjoni
B'mod ġenerali, kemm il-fibra tal-karbonju kif ukoll il-fibra aramid huma materjali eċċezzjonali magħrufa għas-saħħa, id-durabilità u l-karatteristiċi ta 'prestazzjoni eċċellenti tagħhom. Filwaqt li l-fibra tal-karbonju hija mfaħħra għall-proprjetajiet mekkaniċi eċċezzjonali tagħha, il-proprjetajiet reżistenti għan-nar tagħha mhumiex fuq l-istess livell ma 'dak li l-fibra aramid għandha x'toffri. Il-fibra Aramid hija magħrufa għall-istabbiltà termali eċċezzjonali tagħha, ritardanza tal-fjammi, u proprjetajiet mekkaniċi pendenti li jagħmluha ideali għall-użu f'ambjenti ta 'sħana ħarxa. Għalhekk, f'applikazzjonijiet li jeħtieġu prestazzjoni għolja taħt ambjenti ta 'sħana għolja, il-fibra aramid hija l-għażla l-aktar preferuta.
Referenzi
