Was ist ein Carbon Grid?
Ein Kohlenstoffgitter ist eine Form von gewebten Fasern auf Kohlenstoffbasis, die als Armierungsgewebe im Hochbau verwendet werden, z. B. in Beton, wo sie Stahlgewebe oder Bewehrungsstäbe ersetzen können. Es bietet Vorteile gegenüber herkömmlichen Stahlverstärkungen, da es viel näher an der Oberfläche eines Materials platziert werden kann und leichter ist. Während Betonbewehrung das Hauptanwendungsgebiet ist, wird Kohlenstoffgitter auch in vielen anderen Arten von Baustoffen sowie in Bauteilen für Flugzeuge, Schiffe und Autos verwendet. Eine weitere Anwendung des Kohlefaser-Gitters ist die Verwendung des Materials als Verstärkungsmittel bei der Konstruktion von Ionenmotoren, wodurch das Gewicht solcher Motoren von Raumfahrzeugen verringert und deren Schubkapazität erhöht wird.
Das Material, aus dem ein Kohlenstoffgitter hergestellt wird, ist mehr als nur Kohlenstoff selbst. Dazu gehört das sogenannte faserverstärkte Polymer (FVP), ein Verbund aus verschiedenen Kunststoffverbindungen wie Polyester und Epoxid sowie Glasfaser und Kohlenstoff. Neben Glasfasern werden auch andere synthetische Fasern verwendet, beispielsweise Aramid, ein Name, der von den Worten "aromatisches Polyamid" abgeleitet ist. Aramid ist eine Schlüsselkomponente von Körperschutz- und ballistischen Panzerungen für Fahrzeuge im militärischen Einsatz. Diese Kombination von Fasern und Kunststoffen zusammen mit Kohlenstoff wird oft als kohlenstofffaserverstärktes Polymer (CFK) bezeichnet.
Einer der Schlüsselbereiche der Industrie, in denen Carbon Grid Material zu einem entscheidenden Element geworden ist, ist die Instandhaltung von Brücken. Brücken aus Beton, die beim Bau mit Stahl verstärkt wurden, sind im Laufe der Zeit Korrosion ausgesetzt, wodurch sie bei Witterungseinflüssen wie Stürmen und Erdbeben übermäßig belastet werden können. Stahlgewebe als äußerer Verstärkungsmechanismus hat sich ebenfalls als von begrenztem Wert erwiesen. Bei dieser Anwendung wird das Kohlenstoffgitter nicht in den Beton der bereits abgebundenen Brücke eingebettet, sondern als äußere Stoffumhüllung zur Verstärkung der fertigen Struktur verwendet. Regionen, in denen seit 2003 Kohlenstoffgitter zur Verstärkung von Brückensäulen verwendet wurden, wie beispielsweise in Florida in den USA, wiesen eine um bis zu 420% höhere Festigkeit der Brückensäulen auf, als zuvor Bewehrungsmatten jeglicher Art angebracht worden waren.
In den 1980er Jahren begann die Migration von Kohlenstoffgittermaterial aus der Luft- und Raumfahrt sowie aus militärischen Anwendungen in den kommerziellen Bereich. Die anfänglich hohen Kosten machten es für den täglichen Baubetrieb unerschwinglich, aber als das Produktionsvolumen gestiegen ist, sind die Preise gesunken. Es wird jetzt zur Verstärkung von Zierbetonpflanzgefäßen und anderen nicht wesentlichen Hochleistungsprodukten auf dem Verbrauchermarkt verwendet. Einer der Hauptnachteile der Verbundfaser im Hochbau besteht darin, dass sie nicht die unterschiedlichen Streckgrenzen aufweist, die Stahl unter Belastung oder wechselnden Klimabedingungen aufweist. Daher mussten die Baumethoden angepasst werden, um diese Änderung bei der Verwendung zu berücksichtigen.