על היתרונות של סיבי ארמיד לעומת סיבי פחמן

כיום, בתחום החומרים המרוכבים החדשים, סיבי ארמיד וסיבי פחמן הם חומרי גלם בשימוש נרחב. למרות שלשניהם חוזק מתיחה ומודולוס גבוהים במיוחד, ישנם הבדלים רבים בביצועים ובשימוש. אז במה ההבדלים באים לידי ביטוי?
סיבי פחמן הם סיב בעל חוזק גבוה ובעל מודול גבוה עם תכולת פחמן של למעלה מ-90%. יש לו מאפיינים כגון עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בחיכוך, מוליכות, מוליכות תרמית ועמידות בפני קורוזיה. המראה שלו סיבי, רך, וניתן לעבד אותו לבדים שונים. מבחינת שימוש, הוא עשוי בעיקר לחומרים מרוכבים מחוזקים לחומרי מבנה של מטוסים, חומרי מיגון אלקטרומגנטי וחומרי דה-חשמול, רצועות מלאכותיות וחומרי תחליפי גוף אחרים, כמו גם חומרי מוצר היי-טק לייצור מארזי רקטות, ספינות מנוע, תעשייה. רובוטים, לוחות רכב וכן הלאה.
ארמיד הוא סוג חדש של סיבים סינתטיים הייטקיסטיים, שיש לו גם תכונות מצוינות כמו חוזק אולטרה גבוה, מודולוס גבוה, עמידות בטמפרטורות גבוהות, עמידות לחומצות ואלקליות ומשקל קל. ב-560 מעלות, הוא אינו מתפרק או נמס, יש לו בידוד טוב ועמידות להזדקנות, ויש לו מחזור חיים ארוך. סיבי ארמיד הם חומר חשוב ביותר לתעשייה ביטחונית וצבאית, המתאים מאוד לצרכי הלוחמה המודרנית. הוא נמצא בשימוש נרחב גם בהיבטים שונים של הכלכלה הלאומית, כגון תעופה וחלל, אלקטרומכני, בנייה, מכוניות, מוצרי ספורט וכו'. כיום, כ-{3}}% ממוצרי הארמיד משמשים לאפודים חסיני כדורים, קסדות וכו'. ., בעוד חומרי תעופה וחלל וחומרי ספורט מהווים כ-40%; חומרים כמו מסגרת צמיגים ומסוע מהווים כ-20%, וחבלים בעלי חוזק גבוה מהווים כ-13%.
למרות שהשניים הם כיום חומרי החיזוק הפופולריים ביותר, עדיין ישנם כמה הבדלים בביצועים שלהם, המתבטאים בעיקר ב
1. מבחינת מאפיינים מכניים, חוזק המתיחה של ארמיד יכול להגיע ל-2815Mpa, מודול האלסטי הוא 126Gpa, התארכות בשבירה היא 2.5%, והצפיפות היא 1.44g/cm ^ 3, שהוא מעט נחות מחוזק של סיבי פחמן. עם זאת, התכונה הבולטת של ארמיד היא עמידות הפגיעה שלו, התארכות גבוהה יותר ומשקל קל יותר.
2. מבחינת יציבות, לארמיד יציבות תרמית טובה מאוד, שיכולה להתפרק ללא דפורמציה בטמפרטורה גבוהה. ניתן להשתמש בו במשך זמן רב ב-180 מעלות, והחוזק והמודול שלו אינם משתנים לאחר שבוע ב-150 מעלות. מקדם ההתפשטות התרמית הוא -2x10 ^ -6. בהשוואה לארמיד, לסיבי פחמן יש גם יציבות תרמית מעולה.
3. מבחינת תכונות תרמוכימיות, לארמיד עמידות טובה למדיה ועמידות חזקה בפני כימיקלים ניטרליים. עם זאת, הוא נפגע בקלות על ידי אלקליות וחומצות חזקות, אשר נחות מעט מהתכונות התרמוכימיות של סיבי פחמן.
עם זאת, בהשוואה לסיבי פחמן, לסיבי ארמיד יש גם יתרונות נוספים:
1. סיבי ארמיד אינם מוליכים, וכאשר משתמשים בהם לחיזוק בדומה למבני בטון, אין צורך להתחשב בהגבלות כגון הצורך בבידוד ממוטות פלדה.
2. לסיבי פחמן עמידות נמוכה לגזירה ונוטים להישבר. רדיוס שיפוע הבנייה לא צריך להיות פחות מ-20 מ"מ, ויש צורך רק בחצי (10 מ"מ) של ארמיד.
3. היתרון האלסטי של הארמיד טמון ביכולתו לעמוד בעומסים דינמיים ובכוחות פגיעה מקומיים. מבחינת תפעול במהלך הבנייה, ארמיד הוא ללא ספק החומר המתאים ביותר.
מצב הכשל לאחר חיזוק סיבי פחמן הוא שביר ללא סימנים ברורים, לכן, כתכנון מבני, יש לאמץ מקדם בטיחות גדול יותר. עם זאת, מודול האלסטי של בד סיבי ארמיד נמוך וההתארכות גבוהה. באמצעות ניסויים, הוכח שתהליך הכישלון של רכיבי בטון רגיל פגומים המחוזקים בבד סיבי ארמיד עדיין פלסטי כאשר נטענים שוב.
לסיכום, בהשוואה לסיבי פחמן, לארמיד חוזק ותכונות כימיות מעט נמוכות יותר, אך מאפיינים אחרים שלו הרחיבו את תחומי היישום שלו. לדוגמה, סיבי ארמיד אינם מוליכים, כך שכמובן לא מתאים להשתמש בבד סיבי פחמן במבנים עם יותר ציוד חשמלי כמו רכבות תחתיות ומפעלי תעשייה. בנוסף, כאשר משתמשים בסיבי פחמן לחיזוק מבני בטון, יש צורך לוודא שהוא מבודד ממוטות פלדה כדי למנוע קורוזיה אלקטרוכימית, והשימוש בסיבי ארמיד אינו מוגבל בתנאי זה. בנוסף, ניתן להשתמש בסיבי פחמן לחיזוק בתים בעלי עומסים יציבים יחסית. לחיזוק רקיע תחת עומסים דינמיים והשפעות מקומיות, חומרי סיבי ארמיד הם ללא ספק הבחירה הטובה ביותר לרעידות תכופות בשדות כבישים וגשרים.