カーボン繊維強化ポリマー

CFRPのための適用は次を含んでいます:

航空宇宙engineeringEdit

炭素繊維をテーマにしたカラーリングを持つコンポジットエアバスA350

エアバスa350xwbは、cfrpの重量比が最も高い航空機のために、ボーイング787ドリームライナーを追い越して、翼スパーと胴体部品を含む52%のCfrpで構築されています、50%で これは、複合材料から作られた翼スパーを持っている最初の民間航空機の一つでした。 エアバスA380はCFRP製の中央翼ボックスを備えた最初の民間旅客機の一つであり、翼をスパンごとに分割するのではなく、滑らかな輪郭の翼断面を持つ最初の旅客機である。 この流れる、連続的な横断面は空気効率を最大限に活用する。 さらに、後縁は、後部隔壁、尾翼、および非加圧胴体とともにCFRPで作られています。 しかし、これらの部品の製造上の問題のために、多くの遅延が注文納期を押し戻しています。 CFRPを使用する多くの航空機は、CFRP部品を製造するために使用される比較的新しいプロセスのために納期の遅れを経験していますが、金属構造は長年 再発の問題は、CFRPの異常な多材料および異方性の性質のために、新しい方法が絶えず調査されている構造老化のモニタリングである。1968年には、BOACが運営するVickers Vc10Sのロールス-ロイス-コンウェイズでHyfilカーボンファイバーファンアセンブリが運行されていた。

専門の航空機の設計者やメーカーは、コンポジットをスケーリングした最初の民間有人宇宙船宇宙船Oneを含む、彼らの設計範囲全体でCFRPの広範な使用 CFRPは重量比率への高力のためにマイクロ空気車(MAVs)で広く利用されています。996マクラーレンf1–最初の炭素繊維ボディシェル

マクラーレンmp4(mp4/1)、最初の炭素繊維f1車。Cfrpはハイエンドの自動車レースで広く使用されています。 カーボン繊維の高い費用は材料の最高の強さに重量の比率によって軽減され、低い重量は高性能自動車競争のために必要である。 レースカーメーカーはまた、炭素繊維片を特定の方向に強度を与える方法を開発し、耐荷重方向に強くするが、部材に負荷がほとんどまたは全くかからない方向には弱い。 逆に、製造業者は、あらゆる方向に強度を適用する全方向性炭素繊維織布を開発した。 このタイプのカーボン繊維アセンブリは高性能競争車の”安全細胞”のモノコックシャーシアセンブリで最も広く利用されています。 最初のカーボンファイバーモノコックシャーシは、1981年シーズンにマクラーレンによってf1に導入された。 ジョン-バーナードが設計し、シャシーに余分な剛性が与えられたため、次のシーズンに他のF1チームによって広くコピーされた。

過去数十年にわたって多くのスーパーカーは、モノコックシャーシだけでなく、他のコンポーネントのためにそれを使用して、その製造に広くCFRPを組み込 限り戻って1971年のように、シトロエンSMは、オプションの軽量カーボンファイバーホイールを提供しました。

この材料の使用は、主にハイエンド車のボディパネルの作成に使用されている少量のメーカーでは、製品の大部分に使用されているガラス強化ポ

土木工学編集

詳細情報:FRPの構造応用

CFRPは、構造工学のアプリケーションで注目すべき材料となっています。 構造の潜在的な利点に関して学術の文脈で調査されて、それはまたそれ自身をコンクリート、石工、鋼鉄、鋳鉄および材木の構造を増強するいくつかの分野の適用で費用効果が大きい証明した。 企業のその使用は既存の構造を増強するために改装のためまたは代わりとなる補強のためである場合もある(かプレストレスをかける)材料プロジ

改装は土木工学の材料のますます支配的な使用になり、適用は今日経験しているよりずっと低いサービス負荷を容認するように設計されていた古い構造物(橋のような)の積載量を高めること、地震の改装、および傷つけられた構造の修理を含んでいる。 不足した構造を交換するコストがCFRPを使用して強化するコストを大幅に上回る可能性があるため、多くの場合、改装が一般的です。

曲げのための鉄筋コンクリート構造に適用されるCFRPは、通常、強度に大きな影響を与えます(セクションの強度が倍増以上は珍しいことではありません)が、剛性の中程度の増加(おそらく10%の増加)のみである。 これは、この用途で使用される材料が、典型的には非常に強い(例えば、3 0 0 0Mpaの極限引張強度、軟鋼の1 0倍以上)が、特に硬くない(1 5 0〜2 5 0Gpa、典型的には鋼より少 結果として、材料の小さな断面積のみが使用される。 非常に高力しかし適当な剛さ材料の小さい区域はかなり強さ、ない剛さを高めます。

CFRPは、強化されるセクションの周りに布や繊維を包むことによって、鉄筋コンクリートのせん断強度を高めるために適用することもできます。 セクションのまわりで包むことは(橋または建物のコラムのような)また地震のローディングの下で崩壊するべき抵抗を非常に高めるセクションの延性 このような”耐震補強”は、代替方法よりもはるかに経済的であるため、地震が発生しやすい地域での主要な用途です。

列が円形(またはほぼそう)である場合、軸容量の増加もラッピングによって達成される。

列が円形である場合、軸容量の増加もまた達成される。

の適用では、CFRPの覆いの閉じ込めはコンクリートの耐圧強度を高める。 但し、大きい増加が最終的な崩壊の負荷で達成されるが、コンクリートはわずかに高められた負荷だけで割れる、この適用がたまにしか使用されないこ 専門家超高弾性率CFRP(引張弾性率420GPa以上)は、鋳鉄梁を強化する数少ない実用的な方法の一つです。 典型的な使用では、それはセクションの剛さを高め、中立軸線を下げるセクションの抗張フランジと結ばれ、従って鋳鉄の最高の抗張圧力を非常に減

米国では、プレストレストコンクリート製シリンダーパイプ(PCCP)が水の伝達本管の大部分を占めています。 その大きな直径のために、PCCPの失敗は通常壊滅的であり、大きな集団に影響を与えます。 約19,000マイル(31,000km)のPCCPが1940年から2006年の間に設置されている。 水素脆化の形での腐食は,多くのPCCP線におけるプレストレス線の漸進的な劣化のために非難されている。 過去10年間で、CfrpはPCCPを内部的にライン化するために利用されており、その結果、完全な構造強化システムが得られています。 PCCPラインの中で、CFRPはさみ金はホストの管の鋼鉄シリンダーによって経験される緊張のレベルを制御する障壁として機能する。 合成はさみ金は鋼鉄シリンダーがパイプラインの長期性能が維持されることを保障するために伸縮性がある範囲の内で行うことを可能にします。 CFRPはさみ金の設計ははさみ金とホストの管間の緊張の両立性に基づいている。

CFRPは、建設業界の対応するガラス繊維強化ポリマー(GFRP)およびアラミド繊維強化ポリマー(AFRP)よりも高価な材料ですが、CFRPは一般的に優れた特性を有すると 多くの研究は改装のためにそして補強するか、または前重点を置く材料として鋼鉄への代わりとしてCFRPを使用することでされ続けます。 コストは依然として問題であり、長期的な耐久性の問題は依然として残っています。 いくつかは、鋼の延性とは対照的に、CFRPの脆性を懸念しています。 設計コードはAmerican Concrete Instituteのような機関によって策定されていますが、これらの代替材料の実装についてエンジニアリングコミュニティの間では躊躇が 部分的には、これは標準化の欠如と市場での繊維と樹脂の組み合わせの独自の性質によるものです。

炭素繊維微小電極編集

炭素繊維は、炭素繊維微小電極の製造に使用されます。 この用途では、典型的には、直径5〜7μ mの単一の炭素繊維が、ガラス毛細管内に密封される。 先端で毛管はエポキシと密封され、カーボン繊維ディスクmicroelectrodeを作るために磨かれるか、またはカーボン繊維シリンダー電極を作るために繊維は75-150μ mの長さ 炭素繊維微小電極は、生化学的シグナル伝達の検出のためのアンペロメトリーまたは高速走査サイクリックボルタンメトリーのいずれかで使用され

スポーツgoodsEdit

炭素繊維とケブラーカヌー(アディロンダックカヌークラシックでPlacid Boatworks Rapidfire)

CFRPは現在、広くスカッシュ、テニス、バドミントンのラケット、スポーツカイトのスパー、良質の矢シャフト、ホッケーの棒、釣竿、サーフボード、上限の水泳のひれおよび漕ぐ貝でように。 Jonnie Peacockのような切断者の運動選手は動くことのためにカーボン繊維の刃を使用する。 足を安定させるために、いくつかのバスケットボールスニーカーのシャンクプレートとして使用され、通常はソールのすぐ上の靴の長さを走り、通常はアーチの一部の地域で露出したままにします。

論争の的に、2006年に、背中に薄い炭素繊維層を持つクリケットバットが導入され、リッキー-ポンティングやマイケル-ハッシーなどの知名度の高い選手によ 炭素繊維は、単にコウモリの耐久性を高めると主張されたが、それは2007年にICCによってすべてのファーストクラスの試合から禁止されました。

CFRPの自転車フレームは同じ強さを持っている鋼鉄、アルミニウム、またはチタニウムの1つよりより少し重量を量ります。 カーボン繊維の織り方のタイプそしてオリエンテーションは必須の方向の剛さを最大にするように設計することができる。 フレームは異なった乗馬様式に演説するために調整することができる:持久力のでき事がより長い期間にわたるライダーの慰めのためにより適用範囲が広いフレームを要求するかもしれない間、スプリントのでき事はより堅いフレームを要求する。 それがに造ることができる形の変化は更に剛さを高め、また空気管セクションを許可した。 サスペンションフォークのクラウンやステアラー、ハンドルバー、シートポスト、クランクアームなどのCFRPフォークは、中型自転車や高価格自転車でより一般的になってきています。 CFRPの縁は高い残るが、アルミニウムと比較される安定性は車輪を再本当必要性を減らし、減らされた固まりは車輪の慣性モーメントを減らす。 CFRPのスポークはまれであり、ほとんどのカーボンwheelsetsは従来のステンレス鋼のスポークを保つ。 CFRPはまたderailleurの部品、ブレーキおよびシフターのレバーおよびボディ、カセットスプロケットのキャリア、懸濁液の連結、ディスクブレーキローター、ペダル、靴の靴底、およ CFRPの部品の強く、軽いが、影響、過剰torquing、または不適当な取付けは修理しにくいか、または不可能かもしれない割れることおよび失敗で起因しました。

その他の用途編集

炭素繊維の緻密でコンパクトな層が効率的に熱を反射するため、炭素繊維の薄い層を表面近くに成形すると、ポリマー

CFRPは、剛性と低重量を必要とするハイエンド製品の増加に使用されています。

  • バイオリン弓を含む楽器、ギターピック、ネック(炭素繊維ロッド)、ピックガード、ドラムシェル、バグパイプの聖歌隊; そしてルイスおよびクラークのカーボン繊維のチェロ、ヴィオラおよびバイオリンのような全体の楽器;そしてBlackbirdのギターのアコースティックギターおよびウクレレ;また回転盤および拡声器のような可聴周波部品。
  • 銃器は、特定の金属、木材、ガラス繊維の部品を置き換えるためにそれを使用しますが、現在の強化プラスチックは不適切であるため、内部部品の多くはまだ金属合金に限定されています。
  • 高性能ドローン本体とそのようなヘリコプターブレードなどの他のラジコン車両や航空機のコンポーネント。
  • のような軽量の棒: 窓拭きのためののような三脚の足、テントの棒、釣竿、ビリヤードの手掛り、杖および高範囲の棒。
  • 歯科、炭素繊維ポストは、根管処理された歯を復元するために使用されます。
  • 旅客サービスのための鉄道車両の台車。 これは省エネに貢献する金属のボギーと比較される50%まで重量を減らす。
  • ラップトップのシェルやその他の高性能ケース。
  • カーボン織物。
  • アーチェリー、炭素繊維の矢印とボルト、株式、およびレール。
  • 3D溶融蒸着モデリング印刷プロセスのためのフィラメントとして、炭素繊維強化プラスチック(ポリアミド-炭素フィラメント)は、その高い強度
  • CIPP法を用いた地域加熱パイプのリハビリ。

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