Co to jest siatka węglowa?
Siatka węglowa jest formą tkanego włókna na bazie węgla, która jest stosowana jako siatka wzmacniająca w budownictwie, na przykład w betonie, gdzie może zastąpić siatkę stalową lub pręt zbrojeniowy. Zapewnia przewagę nad tradycyjnym zbrojeniem stalowym, ponieważ może być umieszczony znacznie bliżej powierzchni materiału i jest lżejszy. Podczas gdy zbrojenie betonu jest głównym obszarem zastosowania, siatka węglowa jest również stosowana w wielu innych rodzajach materiałów budowlanych, a także w komponentach konstrukcyjnych samolotów, statków i samochodów. Innym zastosowaniem siatki z włókna węglowego jest zastosowanie materiału jako środka wzmacniającego w konstrukcji silnika jonowego, co zmniejsza masę takich silników statków kosmicznych i zwiększa ich siłę ciągu.
Materiał użyty do wykonania siatki węglowej to coś więcej niż sam węgiel, i zawiera tak zwany polimer wzmocniony włóknem (FRP), kompozyt różnych związków tworzyw sztucznych, takich jak poliester i żywica epoksydowa, a także włókno szklane i węgiel. Stosowane są również inne włókna syntetyczne oprócz samego włókna szklanego, takie jak aramid, nazwa wywodząca się od słów „aromatyczny poliamid”. Aramid jest kluczowym elementem pancerza i pancerza balistycznego w pojazdach wojskowych. Ta kombinacja włókien i tworzyw sztucznych wraz z węglem jest często określana jako polimer wzmocniony włóknem węglowym (CFRP).
Jednym z kluczowych obszarów przemysłu, w którym materiał z siatki węglowej stał się kluczowym elementem, jest utrzymanie mostów. Mosty złożone z betonu, które zostały wzmocnione stalą podczas ich budowy, z czasem ulegają korozji, co może uczynić je podatnymi na nadmierne naprężenia podczas takich czynników pogodowych, jak burze i trzęsienia ziemi. Wykazano również, że siatka stalowa jako zewnętrzny mechanizm wzmacniający ma ograniczoną wartość. W tym zastosowaniu siatka węglowa nie jest osadzona w betonie mostu, który już się zestalił, ale jest używana jako zewnętrzna owinięcie tkaniną w celu wzmocnienia ukończonej konstrukcji. Regiony, w których do wzmocnienia kolumn mostowych stosowano siatkę węglową od 2003 r., Takie jak na Florydzie w USA, wykazały zwiększoną wytrzymałość kolumn mostowych nawet o 420% w porównaniu z zastosowaną siatką wzmacniającą dowolnego rodzaju.
W latach 80. materiał z siatki węglowej zaczął migrować do sektora komercyjnego z zastosowań w lotnictwie i wojsku. Jego początkowy wysoki koszt sprawił, że jest on zabroniony do codziennego użytku w budownictwie, ale wraz ze wzrostem wielkości produkcji ceny spadły. Służy teraz do wzmacniania ozdobnych donic betonowych i innych ciężkich, nieistotnych produktów na rynku konsumenckim. Jedną z głównych wad włókna kompozytowego w budownictwie jest to, że nie ma on różnorodnych charakterystyk plastycznych, jakie ma stal w warunkach naprężeń lub zmieniających się warunków klimatycznych, dlatego konieczne było dostosowanie metodologii budowy, aby uwzględnić tę zmianę, gdy jest stosowana.