탄소섬유가 녹슬 수 있나요?
탄소 섬유는 화학적으로 안정적이고 부식에 강하며 녹슬지 않습니다. 그렇기 때문에 열악한 환경에서도 잘 작동합니다. 그러나 과산화수소나 황산과 같은 강한 산화제는 영향을 미칠 수 있습니다.
마찬가지로, 에폭시 수지는 불활성이며 녹슬거나 부식되지 않습니다. 하지만 햇빛에는 민감합니다. 따라서 탄소 섬유 복합재를 자외선 방지 마감재로 덮어 햇빛으로 인한 장기적인 손상을 방지하세요.
탄소 섬유 복합재는 일부 금속과 접촉할 때 갈바닉 부식을 일으킬 수 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 단기적으로는 명백한 표면 부식으로 이어지지 않지만, 부식 생성물이 누적되어 시간이 지남에 따라 손상을 초래합니다. 다행히 이를 위해서는 특정 조건이 필요하며 일부 코팅은 보호 기능을 제공합니다.
탄소섬유가 파손될 수 있나요?
짧은 대답은 '예'입니다. 모든 재료는 실패할 수 있지만 그보다 조금 더 복잡합니다. 생산 공정, 디자인, 사용 등 많은 요소가 내구성에 영향을 미칩니다.
예를 들어, 틈이 생길 수 있으며, 제조업체가 수지를 고르지 않게 도포하거나 충분히 사용하지 않으면 균열이 발생할 가능성이 더 높습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 작은 균열은 부서질 때까지 퍼질 수 있습니다. 작은 충격에도 결국 실패로 이어질 수 있습니다.
섬유와 섬유층의 방향 또한 피로 저항에 중요한 영향을 미칩니다. 적용하는 힘의 유형도 마찬가지입니다. 압축, 전단 및 인장력은 다양한 유형의 파손을 유발합니다.
예를 들어 0 레이업의 직조 섬유는 45도보다 비틀림 강도가 낮습니다. 그래서 비틀면 깨질 수도 있어요.
결론은 특정 부품의 부하 임계값 아래에 있으면 쉽게 파손되지 않는다는 것입니다.
또한 임박한 오류를 나타내는 손상 징후를 감지하는 것도 어렵다는 점에 유의하세요. 그리고 구부러지거나 휘어지는 다른 재료와는 달리, 탄소 섬유는 파손되면 눈에 띄게 파손되어 부서질 수 있습니다.
관련된: 단조 탄소 섬유란 무엇입니까? 단조 복합재에 대한 궁극적인 가이드
기상 조건이 탄소 섬유의 내구성에 영향을 줍니까?
탄소섬유는 열팽창이 낮습니다. 따라서 온도 변화에 따라 모양, 면적, 부피 또는 밀도가 크게 변하지 않습니다. 그렇다고 해서 장기적으로 날씨의 영향을 받지 않는다는 의미는 아닙니다. 연구에 따르면 기상 조건의 조합은 다양한 환경에서 탄소 섬유에 뚜렷한 영향을 미칠 수 있습니다.
동결-해동 주기
토목 공학 연구 재단(Civil Engineering Research Foundation)은 동결-해동 주기가 탄소 섬유 내구성에 대한 위협이 될 수 있음을 확인했습니다. 또한 그들은 동결-해동 조건이 염수에서 탄소 섬유 강화 콘크리트를 더 많이 분해한다는 것을 발견했습니다.
완전성을 잃는 것은 반드시 탄소 섬유가 아니라 매트릭스 및 섬유/매트릭스 분리에 미세 균열이 형성되는 것입니다. 그리고 그 효과는 부분적으로 구조용 접착제가 다른 탄소 섬유가 사용하는 것만큼 발전하지 않았기 때문입니다.
마지막으로, 이러한 효과에도 불구하고 또 다른 연구에서는 탄소섬유 강화 콘크리트가 표준 콘크리트보다 내구성이 더 우수하다는 사실을 발견했습니다.
고온 노화
고온 노화는 일부 응용 분야에서는 탄소 섬유의 내구성에 영향을 미칠 수 있지만 다른 응용 분야에서는 그렇지 않습니다.
습도노화란 무엇인가? 고온 노화는 열과 습기의 결합과 이것이 구조에 미치는 영향을 나타냅니다.
열과 습기에 장기간 노출되면 탄소 섬유의 굴곡 강도에 거의 영향을 미치지 않을 수 있습니다. 그러나 지속적인 하중과 바닷물이 있는 경우 인장 강도는 7%에서 12% 사이로 감소합니다.
습식-건식 사이클
한 연구에서는 습식-건식 주기가 인장 강도에 심각한 악영향을 미칠 수 있음을 보여줍니다. 4000회의 습식-건조 사이클 후에는 고장 확률이 눈에 띄게 증가합니다.
이에 비해 탄소섬유의 변형에는 제한적인 영향을 미친다.
UV 노출 및 응축
UV 복사 및 응축은 에폭시 매트릭스의 침식을 유발하는 시너지 방식으로 작동하지만 탄소 섬유에는 영향을 미치지 않습니다. 에폭시 침식은 궁극적으로 인장 강도를 최대 29%까지 감소시키고 내구성을 저하시킬 수 있습니다.
앞서 언급한 것처럼 UV 저항성 마감재는 탄소 섬유 복합재를 보호하는 데 도움이 됩니다.
전반적으로 기상 조건은 탄소 섬유에 영향을 미칩니다. 하지만 효과는 어떻게 사용하느냐에 따라 달라집니다. 예를 들어, 기상 조건은 탄소 자전거 프레임보다 탄소 섬유를 사용한 건물에 더 눈에 띄는 영향을 미칩니다.
탄소 섬유는 열을 견딜 수 있습니까?
탄소섬유는 열을 견딜 수 있습니다. 그러나 탄소섬유는 콘크리트, 플라스틱, 에폭시 등의 매트릭스에 주로 사용되므로 내열성이 제한될 수 있습니다. 즉, 탄소섬유 단독보다 탄소섬유 부분이 열을 견딜 수 있는지 여부에 있어 매트릭스가 더 중요한 역할을 한다는 것이다.
예를 들어, 일부 에폭시는 최대 100도(212°F)까지 견딜 수 있는 반면, 탄소 섬유 강화 탄소 매트릭스 복합재는 2000도(3632°F) 이상의 온도를 견딜 수 있습니다.
탄소섬유는 방탄인가요?
이론적으로 탄소 섬유는 총알을 막을 수 있지만 Kevlar® 또는 기타 아라미드 섬유는 유연성과 내충격성이 더 뛰어납니다. 게다가 Kevlar®는 방탄복을 위한 보다 비용 효율적인 옵션입니다.
탄소 섬유는 일부 물체에 대해 높은 수준의 보호 기능을 제공합니다. 힘의 영향을 분산시키기 때문에 경주용 자동차 운전자가 보호를 위해 이 장치를 사용하는 경우를 자주 볼 수 있습니다. 하지만 총알의 경우 이를 막기 위해서는 많은 층이 필요합니다.
탄소 섬유 복합재가 총알에 어떻게 대처하는지 보려면 이 비디오를 시청하세요.
그러나 탄소나노튜브는 총알을 견딜 수 있다. 나노튜브는 반복되는 육각형 패턴으로 결합된 탄소 원자로 구성되어 속이 빈 원통을 만듭니다. 이러한 나노튜브는 탄소 섬유, 심지어 Kevlar®보다 탄도 미사일의 에너지를 더 잘 흡수할 수 있습니다.
가장 기본적인 형태의 탄소 섬유는 사실상 영원히 지속되는 탄소 흑연입니다. 이 물질은 일반적으로 광분해성 또는 생분해성이 아닙니다. 그러나 매트릭스와 같은 일부 요인은 내구성에 영향을 미칩니다. 더욱이, 복합재의 집중적인 사용과 환경적 요인은 내구성과 잠재적인 응용에 영향을 미칠 수 있습니다. 일반적으로 과학자들은 탄소섬유 부품의 수명이 50년 이상일 것으로 예상합니다.
