Co je uhlíková síť?

Uhlíková mřížka je forma tkaného vlákna na bázi uhlíku, které se používá jako výztužné pletivo ve stavebnictví, například v betonu, kde může nahradit ocelové pletivo nebo výztuž. Poskytuje výhody oproti klasické ocelové výztuži v tom, že může být umístěn mnohem blíže k povrchu materiálu a je lehčí. Zatímco betonová výztuž je primární oblastí použití, uhlíková mřížka se také používá v mnoha jiných typech stavebních materiálů, jakož i ve stavebních prvcích pro letadla, lodě a automobily. Další aplikací mřížky z uhlíkových vláken je použití materiálu jako výztužného činidla při konstrukci iontových motorů, což snižuje hmotnost takových motorů kosmických lodí a zvyšuje jejich tahovou kapacitu.

Materiál používaný k vytvoření uhlíkové mřížky je více než jen samotný uhlík a zahrnuje to, co je známé jako polymer vyztužený vlákny (FRP), složený z různých plastových sloučenin, jako je polyester a epoxid, spolu se skelnými vlákny a uhlíkem. Používají se také jiná syntetická vlákna, kromě pouhého skleněného vlákna, jako je aramid, název odvozený od slov „aromatický polyamid“. Aramid je klíčovou součástí brnění a balistického brnění pro vozidla ve vojenském použití. Tato kombinace vláken a plastů spolu s uhlíkem se často označuje jako polymer vyztužený uhlíkovými vlákny (CFRP).

Jednou z klíčových oblastí průmyslu, kde se materiál uhlíkové mřížky stal rozhodujícím prvkem, je údržba mostů. Mosty složené z betonu, které byly vyztuženy ocelí, když byly postaveny, podléhají v průběhu času korozi, která je může vystavit nadměrnému namáhání během takových povětrnostních prvků, jako jsou bouře a zemětřesení. Ukázalo se také, že ocelová síť jako vnější výztužný mechanismus má omezenou hodnotu. V této aplikaci není uhlíková mřížka zapuštěna do betonu mostu, který již byl nastaven, ale používá se jako vnější látkový obal k vyztužení dokončené struktury. Regiony, kde byla uhlíková mříž používána k vyztužení mostních sloupů od roku 2003, jako například na Floridě v USA, vykázaly zvýšenou pevnost mostních sloupců až o 420% ve srovnání s tím, než byly aplikovány vyztužovací sítě jakéhokoli druhu.

V 80. letech začal uhlíkový distribuční materiál poprvé migrovat do komerčního sektoru z leteckých a vojenských aplikací. Jeho počáteční vysoké náklady znemožňovaly každodenní použití ve stavebnictví, ale jak se objem výroby zvýšil, ceny klesly. V současnosti se používá na vyztužování okrasných betonových květináčů a dalších těžkých nepodstatných produktů na spotřebitelském trhu. Jednou z hlavních nevýhod kompozitního vlákna v konstrukci budovy je to, že nemá rozmanité charakteristiky výtěžnosti, které ocel dělá při namáhání nebo měnících se klimatických podmínkách, takže při použití muselo být přizpůsobeno metodologii budov tak, aby vyhovovaly této změně.