Aplikace pro CFRP patří následující:
Aerospace engineeringEdit
Airbus A350 XWB je postaven z 52% CFRP včetně nosníky křídla a trupu komponenty, předjíždění Boeing 787 Dreamliner, pro letadla s nejvyšší poměr hmotnosti pro CFRP, což je 50%. Jednalo se o jedno z prvních komerčních letadel, které mělo křídlové nosníky vyrobené z kompozitů. Airbus A380 byl jeden z prvních komerčních letadel pro centrální křídlo-box vyroben z CFRP; je to první hladce tvarované křídlo průřezu místo křídla je rozdělen span-moudrý do sekcí. Tento plynulý, kontinuální průřez optimalizuje aerodynamickou účinnost. Kromě toho, zadní hrana, spolu se zadní přepážkou, empennage, a netlakový trup jsou vyrobeny z CFRP. Mnoho zpoždění však posunulo termíny dodání objednávek zpět kvůli problémům s výrobou těchto dílů. Mnoho letadel, která používají CFRP zažili zpoždění s termíny dodání vzhledem k relativně nových procesů používá k výrobě CFRP komponenty, vzhledem k tomu, že kovové struktury byly studovány a používány na draky pro let, a procesy jsou poměrně dobře znám. Opakujícím se problémem je sledování strukturálního stárnutí, pro které jsou neustále zkoumány nové metody, vzhledem k neobvyklé multi-materiálové a anizotropní povaze CFRP.
v roce 1968 byla v provozu sestava ventilátoru Hyfil z uhlíkových vláken na Rolls-Royce Conways Vickers vc10s provozovaných Společností BOAC.
Specialista letadel návrháři a výrobci Scaled Composites provedli rozsáhlé použití CFRP po celou dobu jejich design rozsahu, včetně první soukromé pilotované kosmické lodi Spaceship One. CFRP je široce používán v mikro vzduchových vozidlech (MAVs) kvůli vysokému poměru pevnosti k hmotnosti.
Automobilový průmysl engineeringEdit
CFRP jsou široce používány v high-end automobilových závodech. Vysoká cena uhlíkových vláken je zmírněna nepřekonatelným poměrem pevnosti k hmotnosti materiálu a nízká hmotnost je nezbytná pro vysoce výkonné automobilové závody. Výrobci závodních automobilů také vyvinuli metody, které dávají kusům uhlíkových vláken pevnost v určitém směru, což je silné ve směru zatížení, ale slabé ve směrech, kde by na člen bylo umístěno malé nebo žádné zatížení. Naopak výrobci vyvinuli všesměrové vazby z uhlíkových vláken, které aplikují sílu ve všech směrech. Tento typ sestavy z uhlíkových vláken se nejčastěji používá v sestavě monokokových podvozků“ safety cell “ vysoce výkonných závodních automobilů. První monokokový podvozek z uhlíkových vláken představil ve formuli jedna McLaren v sezóně 1981. To bylo navrženo Johnem Barnardem a byl široce kopírován v následujících sezónách jinými týmy F1 kvůli zvláštní tuhosti poskytované podvozku automobilů.
Mnoho supercars v průběhu několika posledních desetiletí začlenili CFRP značně v jejich výrobě, použití pro jejich monocoque šasi, stejně jako další komponenty. Již v roce 1971 nabízel Citroën SM volitelná lehká kola z uhlíkových vláken.
Použití materiál byl snadno přijat v malém objemu a výrobci, kteří ji používají především pro vytváření těla-panely pro některé z jejich high-end auta vzhledem k jeho zvýšenou pevnost a snížení hmotnosti ve srovnání s glass-reinforced polymer se používá pro většinu svých výrobků.
Civil engineeringEdit
CFRP se stala pozoruhodným materiálem v aplikacích stavebního inženýrství. Studoval v akademickém kontextu jako jeho potenciální přínosy ve stavebnictví, ale také se ukázal jako nákladově efektivní v mnoha aplikacích pole posílení betonu, zdiva, oceli, litiny a dřevěných konstrukcí. Jeho použití v průmyslu může být buď pro dovybavení posílit stávající struktury, nebo jako alternativa posílení (nebo pre-stressing) materiál namísto oceli od počátku projektu.
Dovybavení se stal stále více dominantní využití materiálu ve stavebnictví a aplikací, včetně zvýšení únosnosti starých staveb (např. mostů), které byly navrženy tak, aby tolerovat daleko nižší provozní zatížení, než oni se setkali dnes, seismické dovybavení a opravu poškozených struktur. Dovybavení je populární v mnoha případech jako náklady na nahrazení nedostatečnou strukturu může výrazně překročit náklady na posílení pomocí CFRP.
platí pro vyztužené betonové konstrukce za ohybu, CFRP má obvykle velký dopad na sílu (zdvojnásobení nebo více sílu oddíl není neobvyklé), ale pouze mírné zvýšení tuhosti (možná 10% nárůst). 3000 MPa mez pevnosti v tahu, více než 10 krát měkká ocel), ale ne zvláště tuhá (150 až 250 GPa, o něco méně než ocel, je typická). V důsledku toho se používají pouze malé průřezové plochy materiálu. Malé plochy s velmi vysokou pevností, ale středně tuhým materiálem výrazně zvýší pevnost,ale ne tuhost.
CFRP lze také použít pro zvýšení pevnosti ve smyku železobetonu obalením tkanin nebo vláken kolem zesíleného úseku. Obtékání sekcí (například mostních nebo stavebních sloupů) může také zvýšit tažnost úseku, což výrazně zvyšuje odolnost proti kolapsu při zatížení zemětřesením. Taková „seismická dodatečná montáž“ je hlavní aplikací v oblastech náchylných k zemětřesení, protože je mnohem ekonomičtější než alternativní metody.
je-li kolona kruhová (nebo téměř tak), je také dosaženo zvýšení axiální kapacity obalením. V této aplikaci, omezení CFRP zábal zvyšuje pevnost v tlaku betonu. Nicméně, i když velké zvýšení jsou dosaženy v konečném kolapsu zatížení, beton praskne při jen mírně zvýšené zatížení, což znamená, že tato aplikace se používá pouze příležitostně. Specialista na ultra vysoký modul CFRP (s tahovým modulem 420 GPa nebo více) je jednou z mála praktických metod zpevnění litinových nosníků. Při typickém použití je vázán na tahovou přírubu průřezu, a to jak zvýšením tuhosti průřezu, tak snížením neutrální osy, čímž se výrazně snižuje maximální tahové napětí v litině.
ve Spojených státech představují předpjaté betonové válcové trubky (PCCP) drtivou většinu rozvodů vody. Vzhledem k jejich velkým průměrům jsou poruchy PCCP obvykle katastrofické a ovlivňují velké populace. V letech 1940 až 2006 bylo instalováno přibližně 19 000 mil (31 000 km) pccp. Koroze ve formě vodíkové křehkosti byla obviňována z postupného zhoršování předpjatých vodičů v mnoha liniích PCCP. Během posledního desetiletí, CFRP byly použity k internímu vedení PCCP, což má za následek plně strukturální posilovací systém. Uvnitř linky PCCP, vložka CFRP funguje jako bariéra, která řídí úroveň napětí, kterou zažívá ocelový válec v hostitelské trubce. Kompozitní vložka umožňuje, aby ocelový válec fungoval v rámci svého elastického rozsahu, aby byl zajištěn dlouhodobý výkon potrubí. CFRP liniové konstrukce jsou založeny na kompatibilitě napětí mezi vložkou a hostitelskou trubkou.
CFRP je dražší materiál než jeho protějšky ve stavebnictví, skleněnými vlákny vyztuženého polymeru (GFRP) a aramid fiber-reinforced polymer (AFRP), i když CFRP je obecně považován za vynikající vlastnosti. Mnoho výzkumů pokračuje v používání CFRP jak pro dovybavení, tak jako alternativa k oceli jako výztužnému nebo předpjatému materiálu. Náklady zůstávají problémem a otázky dlouhodobé trvanlivosti stále přetrvávají. Někteří se obávají křehké povahy CFRP, na rozdíl od tažnosti oceli. Ačkoli konstrukční kódy byly vypracovány institucemi, jako je American Concrete Institute, mezi inženýrskou komunitou zůstává určité váhání ohledně implementace těchto alternativních materiálů. Částečně je to způsobeno nedostatečnou standardizací a proprietární povahou kombinací vláken a pryskyřic na trhu.
mikroelektrody z uhlíkových vlákenedit
uhlíková vlákna se používají pro výrobu mikroelektrod z uhlíkových vláken. Při této aplikaci je obvykle jedno uhlíkové vlákno o průměru 5-7 µm utěsněno ve skleněné kapiláře. Na špičce kapiláry je buď utěsněny epoxidové a leštěné, aby uhlíkových vláken disku mikroelektroda nebo vlákno je řez do délky 75 až 150 µm, aby se z uhlíkových vláken válec elektrody. Uhlíkové mikroelektrody se používají buď v amperometrii nebo fast-scan cyklické voltampérové pro detekci biochemických signalizace.
Sportovní goodsEdit
CFRP je nyní široce používá na sportovní vybavení, jako například ve squash, tenis, a badmintonových raket, sport kite ráhna, vysoce kvalitní šipky hřídele, hokejové hole, rybářské pruty, surfy, high-end ploutve plavání a veslování skořápky. Amputovaní sportovci, jako je Jonnie Peacock, používají pro běh čepele z uhlíkových vláken. Používá se jako stopka deska v některých basketbalové tenisky, aby noha stabilní, obvykle běží délka boty těsně nad podrážkou a ponechána v některých oblastech, obvykle v oblouku.
Kontroverzně, v roce 2006, kriketové pálky s tenkou uhlíkových vláken-vrstva na zadní straně byly zavedeny a používány v soutěžních zápasech o high-profil hráčů včetně Ricky Ponting a Michael Hussey. Tvrdilo se, že uhlíkové vlákno pouze zvyšuje trvanlivost netopýrů, ale ICC mu v roce 2007 zakázal všechny zápasy první třídy.
rám kola CFRP váží méně než jeden z oceli, hliníku nebo titanu se stejnou pevností. Typ a orientace vazby z uhlíkových vláken mohou být navrženy tak, aby maximalizovaly tuhost v požadovaných směrech. Rámy lze vyladit tak, aby řešily různé styly jízdy: sprint události vyžadují tužší rámy, zatímco vytrvalostní události mohou vyžadovat flexibilnější rámy pro pohodlí jezdce po delší dobu. Rozmanitost tvarů, do kterých může být zabudována, dále zvýšila tuhost a také umožnila aerodynamické profily trubek. Vidlice CFRP včetně korun odpružených vidlic a kormidel, řídítka, sedlovky, a kliková ramena jsou stále běžnější na středních i vyšších cenách jízdních kol. CFRP ráfky jsou drahé, ale jejich stabilita ve srovnání s hliníku snižuje potřebu re-pravda, kolo a sníženou hmotností snižuje moment setrvačnosti kola. Paprsky CFRP jsou vzácné a většina uhlíkových dvojkolí si zachovává tradiční paprsky z nerezové oceli. CFRP se také objevuje stále v dalších komponentů jako přehazovačka díly, brzdové a řadicí páky a těla, kazetový pastorek dopravci, pozastavení vazby, brzdové kotouče, pedály, podrážek, a sedlové kolejnice. Ačkoli silné a lehké, nárazu, nadměrné kroucení, nebo nesprávné instalace CFRP komponent má za následek praskání a selhání, což může být obtížné nebo nemožné opravit.
Další applicationsEdit
požární odolnost polymerů a termo-set kompozitů je výrazně lepší, pokud tenká vrstva uhlíkových vláken je zhotovena v blízkosti povrchu, protože husté, kompaktní vrstva z uhlíkových vláken účinně odráží teplo.
CFRP je používán ve stále více high-end produkty, které vyžadují tuhost a nízkou hmotností, mezi ně patří:
- Hudební nástroje, včetně houslí, smyčců; trsátka, krky (uhlíkových vláken tyče), a pick-stráže; buben skořápky; dudy již podstoupili veškerou; a celý hudební nástroje, jako jsou Luis a Clark uhlíkových vláken violoncella, violy a housle; a Blackbird Kytary‘ akustické kytary a ukulele, také audio komponent, jako jsou gramofony a reproduktory.
- střelné zbraně jej používají k nahrazení některých kovových, dřevěných a skleněných součástí, ale mnoho vnitřních částí je stále omezeno na kovové slitiny, protože současné vyztužené plasty jsou nevhodné.
- vysoce výkonná tělesa dronů a další Rádiem řízené komponenty vozidel a letadel, jako jsou lopatky rotoru vrtulníku.
- lehké tyče jako: stativové nohy, stanové tyče, rybářské pruty, kulečníkové tága, vycházkové hole a tyče s vysokým dosahem, například pro čištění oken.
- zubní lékařství, sloupky z uhlíkových vláken se používají při obnově zubů ošetřených kořenovými kanálky.
- železniční podvozky pro osobní dopravu. To snižuje hmotnost až o 50% ve srovnání s kovovými podvozky, což přispívá k úsporám energie.
- laptopy a další vysoce výkonné pouzdra.
- uhlíkové tkaniny.
- lukostřelba, šipky a šrouby z uhlíkových vláken, pažba a kolejnice.
- jako vlákno pro tiskový proces 3D taveného nanášení se plast vyztužený uhlíkovými vlákny (polyamid-uhlíkové vlákno) používá pro výrobu robustních, ale lehkých nástrojů a dílů díky své vysoké pevnosti a délce roztržení.
- Obnova potrubí dálkového vytápění metodou CIPP.