تفاوت بین فیبر کربن T300 T700 و T800 چیست؟

الیاف کربن دارای چندین مزیت از جمله سختی بالا، استحکام کششی بالا، وزن کم، مقاومت شیمیایی بالا، تحمل دمای بالا و انبساط حرارتی کم هستند. هنگام خرید محصولات یا قطعات فیبر کربنی، معمولاً بیشترین توجه را به محتوای کربن می کنیم. با این حال، اینکه چه نوع مواد فیبر کربنی در ساخت استفاده می شود، مهم تر است. از آنجایی که مواد مختلف کاربردهای متفاوتی دارند، اجازه دهید تفاوت دقیقی بین T300، T700 و فیبر کربن T800.

1.  ترکیب فیبر کربن

الیاف کربن یا الیاف کربن (به طور متناوب CF، الیاف گرافیت یا الیاف گرافیت) الیافی با قطر حدود 5 تا 10 میکرومتر هستند و بیشتر از اتم های کربن تشکیل شده اند. از نظر ترکیب، فیبر کربن T300 T700 و T800 از نظر محتوای کربن متفاوت هستند، کسر جرمی T300 92.5٪ است، T700 ˃93٪ است، T800 ˃96٪ است. نیتروژن عنصر اصلی غیر از کربن است، اولی T300 6.96٪ است، T700 به ترتیب 4.24٪ است، در مقایسه با محتوای کربن T700 به طور قابل توجهی بالاتر از T300 بود، دمای کربنیزاسیون بالاتر از T300 است. محتوای سدیم و پتاسیم در T300، T700S و T800S کمتر از 50ppm است.

الیاف کربن معمولا با مواد دیگر ترکیب می شوند تا یک کامپوزیت را تشکیل دهند. هنگامی که به یک رزین پلاستیکی آغشته می شود و پخته می شود، پلیمر تقویت شده با فیبر کربن (اغلب به عنوان فیبر کربن نامیده می شود) تشکیل می دهد که نسبت استحکام به وزن بسیار بالایی دارد و بسیار سفت و سخت است اگرچه تا حدودی شکننده است.

رزین های مختلف مورد استفاده در مواد فیبر کربنی مختلف، لطفاً داده های زیر را بررسی کنید:

سازگاری با سیستم رزین

از نظر ظاهری سطح، به دلیل فرآیند چرخش متفاوت، سطح T300 و T700 ویژگی های متفاوتی را نشان می دهد. سطح از T300 پوسته مانند است و شیارهای مشخصی ندارد، که مشخصه فرآیند ریسندگی مرطوب است که در اندازه های یدک کش 1K، 3K، 6K و 12K موجود است. و T700 یک سطح صاف را نشان می دهد که مشخصه چرخش خشک و مرطوب است و در اندازه های یدک کش 6K، 12K و 24K موجود است.

فیبر T800 رزین را به طور متفاوتی جذب می کند که آن را از نظر کاهش وزن، واکنش پذیری و استحکام کامل برتری می دهد. این فیبر هرگز پیچ خورده دارای خواص کامپوزیت کششی عالی است و به طور خاص برای پاسخگویی به تقاضای صرفه جویی در وزن هواپیما و محصولات تفریحی با کارایی بالا طراحی شده است. فرآیند پذیری عالی در روش های تولید سنتی (بافندگی، بافندگی، سیم پیچی رشته، پیش آغشته سازی و غیره). موجود در اندازه های یدک کش 12K و 24K.

2.  خواص فیبر کربن

T300 اولین الیاف ژاپنی TORAY است که در دهه 1970 اختراع شد، دارای مدول فیبر 33-34 Msi یا کمی بالاتر است، یک نوع فیبر کربن مدول استاندارد است، مقرون به صرفه ترین الیاف کربن است که با استحکام کششی یا مدول در واحد هزینه اندازه گیری می شود. بنابراین الیاف کربن مدول استاندارد T300 Toray یک استاندارد صنعتی شناخته شده است. T700 فیبر کربن با استحکام کششی بالا و مدول استاندارد است که یکی دیگر از الیاف صنعتی استاندارد است. از نقطه نظر عملکرد، فیبر کربن T300 و T700 دارای مدول کششی یکسان 230GPa و قطر 7μm هستند. اما در استحکام کششی، تفاوت بزرگ است، T300 3.53GPa و T700 به 4.90GPa رسیدند، نسبت به قبلی 38.8٪ افزایش یافت، و ازدیاد طول T700 40٪، چگالی حجم 2.27٪ افزایش یافت.

T800 یک مدول میانی با مدول کششی 42 Msi، فیبر با استحکام کششی بالا، با خواص کامپوزیت سطح بالا و متعادل است.

استحکام کششی: T300 3530 [MPa] است، T700SC به 4900 [MPa] رسیده است، در حالی که T800SC 5880 [MPa] است،

مدول کششی: T300 230 [GPa]، T700S 230 [GPa]، T800 294 [GPa] است.

تراکم: T300 1.76 گرم بر سانتی متر مربع، T700 1.80 گرم بر سانتی متر مربع، T800 1.80 گرم بر سانتی متر مربع است.

قطر رشته: T300 و T700 7 میکرومتر هستند، T800 5μm است، قطر T800 کمتر از دو مورد دیگر است.

ازدیاد طول / کرنش در هنگام شکست: T300 1.3٪ است، T700 2.1٪ است، T800 2٪ است.

CTE (ضریب انبساط حرارتی): T300 -0.41 α است⋅10 (-6)/˚C; T700S -0.3810 (-6) / C، و T800S -0.4 α · 10 (-6) / ° C، T800H 0.56 - α · 10 (-6) / ° C است.

ظرفیت حرارتی خاص: T300 0.777 J/g ·°C است. T700S و T700G 0.752 J/g ·°C، T800H 0.752 J/g ·°C، T800S 0.740 J/g ·°C است.

هدایت حرارتی: T300 0.105 J/cm ·s·°C است. T700S/T700G 0.096 J/cm ·s·°C، T800H 0.10 J/cm ·s·°C، T800S 0.113 J/cm ·s·°C است.

مقاومت الکتریکی: T300 1.7 x 10-3 Ω·cm است. T700S 1.6 x 10-3 Ω·cm، T700G 1.5 x 10-3 Ω·cm است. T800H 1.4 x 10-3 Ω·cm، T800S 1.3 x 10-3 Ω·cm است.

بنابراین می توانید به راحتی داده ها را به صورت زیر بدست آورید: به طور خلاصه، فیبر کربن T800 از نظر استحکام کششی 11٪ قوی تر از T700 است. فیبر کربن T700 38.8 درصد قوی تر از T300 است.

3.  هزینه فیبر کربن

فیبر کربن T300 به عنوان اولین ماده کامپوزیت، 30 سال است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد. در ابتدا هزینه آن بسیار گران بود. قیمت ورق فیبر کربن 400 * 500 * 5 میلی‌متر T300 130-140 دلار آمریکا است، اما با شرکت Toray Corporation محموله‌های T300 بزرگ‌تر و بزرگ‌تر می‌شوند و هزینه مواد کمتر و کمتر می‌شود. هزینه فیبر کربن T300 اکنون بسیار ارزان است. قیمت فعلی یک صفحه فیبر کربنی 400 * 500 * 5 میلی متری حدود 80 دلار است که تقریباً نیمی از قیمتی است که برای اولین بار عرضه شد. از نظر هزینه، قیمت T700 حدود 40٪ گرانتر از T300 است،  قیمت یک ورق فیبر کربنی 400 * 500 * 5mm T700 حدود 120 دلار آمریکا است. در حالی که T800 30٪ -40٪ گرانتر از T700 است. این عمدتا به دلیل درجه T700 است و هزینه مواد اولیه و هزینه تولید و فرآوری فیبر کربن درجه T800 با T300 متفاوت است، در نتیجه قیمت نهایی T700 و T800 بسیار گرانتر از T300 است.

4.  کاربردهای فیبر کربن 

ساختار آرایش داخلی T300 T700 و T800 متفاوت است، مواد اولیه و پردازش محصول متفاوت است، که تفاوت عملکرد قابل توجهی را ایجاد می کند. بنابراین آنها در زمینه های کاربردی تفاوت دارند.

در حال حاضر تولید محصولات فیبر کربنی در بازار غیرنظامی عمدتاً بر اساس T300 است که یک بررسی جامع از عملکرد هزینه است. از نظر استحکام، می دانیم که سختی فولاد بسیار بالا است، اما استحکام کششی فیبر کربن T300 3530MPa است که 4 برابر فولاد است. استفاده از آن ایمن تر و قابل اعتمادتر است و عمر طولانی تری دارد.

از نظر زمینه های کاربردی، فولاد به طور کلی به عنوان قطعات ساختاری استفاده می شود، در حالی که فیبر کربن T300 را می توان برای قطعات ساختاری استفاده کرد، اما همچنین می تواند کیف پول، گیره، کارت ویزیت، صنایع دستی و سایر اقلام کوچک را که معمولا در زندگی روزمره استفاده می شود، بسازد. قاب های پهپاد و شاسی ماشین های مسابقه ای و فرمان فیبر کربنی و سایر محصولات.

البته اگر محصول به دقت بالاتری نیاز دارد و محیط استفاده دارای الزامات خاصی برای استحکام محصول است، می توانید از فیبر کربن T700 و T800 استفاده کنید.  فیبر کربن T700 یک ماده با مقاومت کششی بالا است که می تواند به تنهایی به عنوان ماده ای برای تولید محصولات استفاده شود. از آنجایی که T700 بسیار انعطاف پذیر است، می تواند احتمال ترک خوردگی و ترک خوردگی محصولات فیبر کربنی تولید شده را تا حد زیادی کاهش دهد. بنابراین، مواد T700 عمیقاً مورد علاقه علاقه مندان به هواپیماهای بدون سرنشین FPV است. از آنها برای طراحی قاب یا بازوهای هواپیماهای بدون سرنشین استفاده می شود، در اثر ضربه در حین پرواز لایه لایه نمی شوند.

T800 بسیار سبک و سفت است، اما همچنین بسیار شکننده است، بنابراین t800 برای تولید محصولات جداگانه مناسب نیست زیرا در حالی که T800 باید با فیبر کربن T700 در کنار هم برای بهبود سفتی محصولات استفاده شود.

کربن T800 از نظر استحکام کششی قوی‌تر و سبک‌تر و 11 درصد قوی‌تر از T700 است، همچنین واکنش بازگشت سریع‌تری را ارائه می‌کند. T800 همچنین از نظر مقاومت فشاری کمی قوی تر از T700 است. 

T800 مورد استفاده در:

1. زمینه فن آوری بالا، چین در پرتاب موشک، پوسته موتور موشک جامد، ماهواره و فضاپیما استفاده شده است.

2. ساخت هواپیما و خودرو، استفاده از مواد فیبر کربن در ساخت خودرو می تواند پیشرفتی در وزن سبک خودرو ایجاد کند و منافع اجتماعی صرفه جویی در انرژی را به ارمغان بیاورد. این صنعت بر این باور است که فیبر کربن در آینده خودروسازی بیشتر و بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

3. در ساخت و ساز راه آهن، سیستم بالای صفحه بزرگ و دیوار عایق صدا در آینده کاربردهای خوبی خواهد داشت، که همچنین یک منطقه کاربردی امیدوارکننده از فیبر کربن T800 خواهد بود. مخزن تحت فشار عمدتاً بر روی مخزن گاز طبیعی فشرده (CNG) خودرو استفاده می شود و همچنین بر روی ماسک ثابت (SCBA) آتش نشانان استفاده می شود. قوطی های CNG از ایالات متحده و کشورهای اروپایی مشتق شده اند و اکنون ژاپن و سایر کشورهای آسیایی نیز علاقه زیادی به این کاربرد نشان داده اند. از دیگر کاربردهای فیبر کربن T800 می توان به قطعات ماشین آلات، لوازم الکتریکی خانگی، کامپیوتر و تولید مواد کامپوزیتی مربوط به دستگاه های نیمه هادی اشاره کرد که می توان از آن برای تقویت، حفاظت از امواج الکترومغناطیسی و ضد الکتریسیته ساکن استفاده کرد.

5.  محلول های فیبر کربن سبک وزن

در حال حاضر محصولات بیشتری نیاز به بهینه سازی وزن محصولات خود دارند تا وزن محصولات را کاهش دهند و در عین حال از استحکام محصولات نیز اطمینان حاصل کنند. این امر مستلزم به روز رسانی و جایگزینی آن است مواد. در زیر راه حل سبک وزنی است که ما از طریق آزمایشات برای مرجع به دست آوردیم. استفاده از مواد 4.99 میلی متری T300 معادل استحکام ضخامت 4 میلی متری مواد T400 است که معادل استحکام استفاده از T700SC ضخامت 3.6 میلی متر یا T700H ضخامت 3.21 میلی متر یا معادل استحکام ضخامت 3 میلی متر T800S است. بنابراین، بسیاری از شرکت های طراحی پهپاد از T800 3mm برای جایگزینی T300 اصلی 5 میلی متری یا T700 3.6mm برای جایگزینی T300 5mm استفاده می کنند.

به طور خلاصه، T300 رایج ترین و ارزان ترین مواد فیبر کربنی است. T700 ماده ای است که مورد علاقه علاقه مندان به هواپیماهای بدون سرنشین است. این هم قدرت و هم عملکرد هزینه دارد که به طور گسترده در صنعت هواپیماهای بدون سرنشین استفاده می شود. فیبر کربن T800 قوی ترین است و البته هزینه آن بالاترین است. این عمدتا در تولید بالا استفاده می شود. همچنین استفاده از مواد فیبر کربنی T800 برای کاهش وزن کلی محصول ضروری است.