Kui tugev on süsinikkiud?

 

Süsinikkiudfilamendid on tuntud oma erakordse tugevuse ja vastupidavuse poolest, mistõttu on need nõutud materjalid mitmesugustes rakendustes. Süsinikkiu tugevus on tingitud selle ainulaadsest molekulaarstruktuurist, mis koosneb süsinikuaatomitest, mis on omavahel seotud kuusnurkse võre mustriga. Selline paigutus annab süsinikkiule selle erakordse tõmbetugevuse, mis on vastupidavus pinge all purunemisele.

 

Eritugevuse osas, mis on tugevuse ja kaalu suhe, on süsinikkiud üks konkurentsivõimelisemaid saadaolevaid materjale. Selle kõrge tugevuse ja kaalu suhe tähendab, et see suudab toetada märkimisväärset jõudu, säilitades samal ajal suhteliselt väikese kaalu, muutes selle ideaalseks rakendustes, kus kaalu vähendamine on kriitilise tähtsusega, näiteks lennunduses, autotööstuses ja sporditarvete tööstuses.
Süsinikkiu tugevus võib varieeruda sõltuvalt sellistest teguritest nagu süsinikkiu tüüp (puksiir, pigi või lähteaine), tootmisprotsess ja liimimiseks kasutatav vaik. Keskmiselt on süsinikkiu tõmbetugevus aga umbes 2300–5200 megapaskalit (MPa), mis on ligikaudu viis kuni kümme korda suurem kui terase tõmbetugevus ja kaks korda suurem kui alumiiniumi tõmbetugevus. See teeb süsinikkiust uskumatult tugeva materjali, eriti arvestades selle väikest kaalu.

 

Lisaks tõmbetugevusele on süsinikkiul ka suurepärane väsimuskindlus, mis tähendab, et see talub korduvat koormust tõrgeteta. See muudab selle sobivaks rakendustes, mis nõuavad komponentide pidevat pinget talumist, näiteks kosmosetööstuses, kus õhusõiduki konstruktsioonid on lennu ajal allutatud erinevatele koormustingimustele.

 

Lisaks pole süsinikkiud mitte ainult tugev, vaid ka jäik, mis on paljudes rakendustes veel üks oluline omadus. Süsinikkiu jäikus võimaldab sellel taluda deformatsioone rakendatud koormuse all, mis on ülioluline rakendustes, kus kuju ja konstruktsiooni terviklikkuse säilitamine on ülimalt oluline, näiteks võidusõiduautode või suure jõudlusega jalgrataste ehitamisel.

 

Kokkuvõtlikult võib öelda, et süsinikkiust filamendid on uskumatult tugevad, kerged ja jäigad, mistõttu on need eelistatud materjalid tööstusharudes, kus on oluline suur jõudlus ja kaalu vähendamine. Nende omaduste kombinatsioon on viinud süsinikkiu laialdase kasutamiseni erinevates rakendustes, alates tippklassi sportautodest kuni täiustatud kosmosetööstuse struktuurideni.