Adakah Kevlar dan gentian karbon adalah sama? Apakah yang membezakan Kevlar daripada gentian karbon?

Apakah Serat Karbon?

Gentian karbon ialah bahan karbon berserabut yang terkenal dengan warna hitamnya. Ia mempunyai gabungan sifat termasuk kekuatan tinggi, ketumpatan rendah, rintangan kakisan yang sangat baik, toleransi haba yang unggul, dan kekonduksian elektrik yang serupa dengan tembaga. Bahan ini diraikan kerana sifat elektrik, haba dan mekanikalnya yang luar biasa. Gentian karbon dihasilkan melalui pengkarbonan pelbagai gentian prekursor seperti poliakrilonitril (PAN), pic, rayon, atau gentian fenolik. Ia boleh dikategorikan mengikut bentuknya kepada filamen, gentian pendek, dan gentian cincang, atau mengikut sifat mekanikalnya kepada jenis tujuan am dan berprestasi tinggi. Gentian karbon tujuan am mempunyai kekuatan tegangan kira-kira 1000 MPa dan modulus sekitar 100 GPa. Gentian karbon berprestasi tinggi termasuk gentian berkekuatan tinggi (kekuatan 2000 MPa, modulus 250 GPa) dan gentian modulus tinggi (modulus GPa melebihi 300). Gentian dengan kekuatan melebihi 4000 MPa dipanggil kekuatan ultra tinggi, manakala gentian yang mempunyai moduli melebihi 450 GPa adalah modulus ultra tinggi.

Apa itu Kevlar?

Kevlar, nama jenama oleh DuPont, ialah sejenis bahan gentian aramid yang terkenal dengan warna kuning dan sifat teguhnya. Nama kimia untuk Kevlar ialah poly-para-phenylene terephthalamide, dan formula kimianya terdiri daripada unit berulang -[-CO-C6H4-CONH-C6H4-NH-]-. Kevlar terkenal dengan ketumpatannya yang rendah, kekuatan tinggi, keliatan yang sangat baik, rintangan suhu tinggi dan tidak konduktiviti, menjadikannya mudah untuk diproses dan dibentuk. Kekuatannya adalah lima kali ganda daripada keluli dengan berat yang sama, namun ketumpatannya hanya satu perlima daripada keluli (ketumpatan Kevlar ialah 1.44 g/cm³ berbanding keluli 7.859 g/cm³). Gabungan unik hartanah ini telah menjadikan Kevlar sangat dihargai, terutamanya dalam aplikasi ketenteraan di mana ia dirujuk sebagai"penjaga perisai."

Perbandingan Sifat Mekanikal

• Serat Karbon: Kekuatan tegangan berjulat dari 2 hingga 7 GPa, dengan modulus tegangan antara 200 dan 700 GPa. Ketumpatannya berbeza dari 1.5 hingga 2.0 g/cm³, sebahagian besarnya dipengaruhi oleh struktur prekursor dan suhu pengkarbonan. Grafitisasi pada 3000 ℃ boleh meningkatkan ketumpatan kepada 2.0 g/cm³.

• Kevlar: Kekuatan adalah lebih kurang 3.6 GPa, dengan modulus tegangan 131 GPa dan pemanjangan patah sebanyak 2.8%. Ia boleh menahan suhu jangka panjang sehingga 180 ℃, mempunyai pekali pengembangan terma paksi -2 × 10^(-6) /K, dan kekonduksian terma 0.048 W/(m·K).

  
  

Ciri-ciri Utama Serat Kevlar:

• Rintangan haba kekal dan kalis nyalaan, dengan indeks oksigen terhad (LOI) lebih daripada 28.

• Sifat anti-statik kekal.

• Rintangan kepada asid, alkali, dan pelarut organik.

• Kekuatan tinggi, rintangan lelasan, dan rintangan koyakan.

• Tidak menghasilkan titisan cair atau gas toksik apabila dibakar.

• Fabrik menebal apabila terdedah kepada api, meningkatkan sifat pengedapnya tanpa pecah.

Perlu diingat bahawa gentian karbon berwarna, termasuk varian merah atau pelbagai warna, biasanya dihasilkan dengan menambahkan pigmen warna semasa proses pembuatan. Transformasi daripada gentian karbon hitam kepada berwarna ini boleh dicapai oleh syarikat yang pakar dalam fabrik gentian karbon dan prepregs.

Dengan memahami perbezaan ini, anda boleh lebih menghargai kelebihan unik dan aplikasi setiap bahan.