Mis on süsinikuvõrk?

Süsinikvõrk on kootud süsinikupõhise kiu vorm, mida kasutatakse ehituskonstruktsioonides, näiteks betoonis, armatuurvõrguna, kus see võib asendada terasvõrku või armatuuri. Sellel on eelised traditsioonilise terasarmatuuri ees, kuna seda saab asetada materjali pinnale palju lähemale ja see on kaalult kergem. Kuigi betooni tugevdamine on peamine kasutusala, kasutatakse süsinikvõrku ka paljudes muudes ehitusmaterjalides, samuti lennukite, laevade ja autode konstruktsioonikomponentides. Süsinikkiudvõrgu teine ​​rakendus on materjali kasutamine tugevdusainena ioonmootorite projekteerimisel, mis vähendab selliste kosmoselaevade mootorite kaalu ja suurendab nende tõukejõudu.

Süsinikvõre valmistamiseks kasutatav materjal on midagi enamat kui lihtsalt süsinik ise ja see hõlmab nn fiiber-tugevdatud polümeeri (FRP), mis on komposiit mitmesugustest plastiühenditest, nagu polüester ja epoksü, koos klaaskiust ja süsinikuga. Lisaks klaaskiule kasutatakse ka muid sünteetilisi kiude, näiteks aramiidi, mis tuleneb sõnadest “aromaatne polüamiid”. Aramiid on sõjaliste sõidukite soomusvestide ja ballistiliste raudrüüde põhikomponent. Seda kiudude ja plastide kombinatsiooni süsinikuga nimetatakse sageli süsinikkiuga tugevdatud polümeeriks (CFRP).

Üks tööstuse võtmevaldkondi, kus süsinikuvõrgu materjalist on saanud ülioluline element, on sildade hooldus. Ehitamisel terasega tugevdatud betoonist sillad on aja jooksul korrosioonile alluvad, mis võib muuta need ilmastikutingimuste, nagu tormid ja maavärinad, ülemäärase pinge suhtes haavatavaks. Terasvõrk välise tugevdusmehhanismina on samuti osutunud piiratud väärtusega. Selles rakenduses ei ole süsinikvõret sisse ehitatud silla betooni, mis on juba tardunud, vaid seda kasutatakse välise kangakattena valmis konstruktsiooni tugevdamiseks. Piirkonnad, kus alates 2003. aastast on sillasammaste tugevdamiseks kasutatud süsinikvõrku, näiteks USA-s Floridas, on näidanud silla sammaste tugevuse suurenemist kuni 420% võrreldes enne mis tahes tugevdusvõrgu kasutamist.

1980. aastatel hakkas süsinikuvõre materjal esmakordselt kosmose- ja sõjaliste rakenduste kaudu kommertssektorisse rändama. Selle esialgne kõrge hind muutis selle igapäevaseks ehituslikuks kasutamiseks üle jõu käivaks, kuid tootmismahu kasvades on hinnad langenud. Nüüd kasutatakse seda dekoratiivsete betoonist istutusmasinate ja muude raskeveokite, mittevajalike toodete tugevdamiseks tarbijaturul. Komposiitkiu üks peamisi puudusi hoonete ehitamisel on see, et sellel ei ole terasel pingete või muutuvate kliimatingimustega kaasnevaid erinevaid voolavusomadusi, mistõttu on ehitusmetoodikaid tulnud kohandada, et selle kasutamisel selle muutusega arvestada.