Quin material és millor, fibra de carboni, fibra de vidre o aramida?
Es poden observar diferències significatives en les tres fibres quan es comparen les densitats dels tres materials. Si feu 3 mostres de la mateixa mida i pes, ràpidament es fa evident que la fibra Kevlar® és molt més lleugera, seguida de la fibra de carboni i la fibra de vidre E és la més pesada.
Per tant, pel mateix pes de material compost, la fibra de carboni o Kevlar® poden aconseguir una major resistència. En altres paraules, qualsevol estructura que requereixi una resistència determinada feta amb fibra de carboni o compostos Kevlar® serà més petita o més prima que una estructura feta amb fibra de vidre.
Quan es van fer i provar mostres, es va trobar que el compost de fibra de vidre era gairebé el doble de pesat que els laminats de Kevlar® o fibra de carboni. Això vol dir que l'ús de Kevlar® o fibra de carboni pot estalviar molt de pes.
El mòdul de Young és una mesura de la rigidesa d'un material elàstic i és una manera de descriure un material. Es defineix com la relació entre l'esforç uniaxial (en una direcció) i la deformació uniaxial (deformació en la mateixa direcció). Tensió/deformació del mòdul de Young =, el que significa que un material amb un mòdul de Young elevat és més dur que un material amb un mòdul de Young més baix.
La fibra de carboni, Kevlar® i la fibra de vidre varien àmpliament en rigidesa. La fibra de carboni és aproximadament dues vegades més rígida que la fibra d'aramida i cinc vegades més rígida que la fibra de vidre. L'inconvenient de la rigidesa superior de la fibra de carboni és que tendeix a ser més trencadissa. Quan falla, tendeix a no presentar gaire tensió o deformació.
3. Inflamabilitat i degradació tèrmica
Tant el Kevlar® com la fibra de carboni són resistents a altes temperatures i cap dels dos té un punt de fusió. Tots dos materials s'han utilitzat en roba de protecció i teixits resistents al foc. La fibra de vidre finalment es fon, però també és molt resistent a les altes temperatures. Per descomptat, l'ús de fibra de vidre esmerilada als edificis també millora la resistència al foc.
La fibra de carboni i el Kevlar® s'utilitzen per fabricar mantes o roba de protecció contra incendis o soldadura. Els guants de kevlar s'utilitzen habitualment a la indústria càrnia per protegir les mans quan s'utilitzen ganivets. Com que les fibres rarament s'utilitzen soles, la resistència a la calor de la matriu (normalment epoxi) també és important. Les resines epoxi es suavitzen ràpidament quan s'exposen a la calor.
4. Conductivitat
La fibra de carboni condueix l'electricitat, però el Kevlar® i la fibra de vidre no. Kevlar® s'utilitza per a cables tens en torres de transmissió. Encara que no condueix l'electricitat, absorbeix aigua i l'aigua sí que condueix l'electricitat. Per tant, en aquestes aplicacions, s'ha d'aplicar un recobriment impermeable a sobre de Kevlar.
Com que la fibra de carboni condueix l'electricitat, la corrosió galvànica es converteix en un problema quan entra en contacte amb altres peces metàl·liques.
5. Degradació UV
Les fibres d'aramida es degradaran a la llum solar i en ambients amb alts UV. Les fibres de carboni o de vidre no són gaire sensibles a la radiació UV. Tanmateix, alguns substrats d'ús comú com la resina epoxi es blanquinen i perden força si es deixen a la llum del sol. Les resines de polièster i vinil èster són més resistents als raigs UV però més febles que la resina epoxi.
6. Antifatiga
Si una peça es doblega i es redreça repetidament, finalment fallarà a causa de la fatiga. La fibra de carboni és una mica sensible a la fatiga i tendeix a fallar catastròficament, mentre que Kevlar® és més resistent a la fatiga. La fibra de vidre està en algun punt intermedi.
7. Resistència al desgast
Kevlar® és molt resistent a l'abrasió, cosa que dificulta el tall. Un dels usos habituals de Kevlar® és com a guants de protecció en zones on les mans es poden tallar amb vidre o on s'utilitzen fulles afilades. La fibra de carboni i la fibra de vidre són menys resistents.
8. Resistència química
Les fibres d'aramida són sensibles als àcids forts, bases fortes i certs agents oxidants com l'hipoclorit de sodi, que poden provocar la degradació de la fibra. Els lleixius comuns de clor (com Clorox®) i el peròxid d'hidrogen no es poden utilitzar amb Kevlar®, els blanquejadors d'oxigen (com el perborat de sodi) es poden utilitzar sense danyar les fibres d'aramida.
Les fibres de carboni són molt estables i insensibles a la degradació química. Tanmateix, la matriu epoxi es degradarà.
9. Rendiment d'unió de matrius
Perquè la fibra de carboni, el Kevlar® i el vidre funcionin de manera òptima, s'han de mantenir al seu lloc en una matriu, normalment una epoxi. Per tant, la capacitat de les resines epoxi per unir-se amb diverses fibres és fonamental.
Tant les fibres de carboni com les de vidre s'adhereixen a l'epoxi amb facilitat, però l'enllaç entre fibra d'aramida i epoxi no és tan fort com es desitja, i aquesta adhesió reduïda permet que es produeixi la penetració de l'aigua. Com a resultat, les fibres d'aramida tendeixen a absorbir aigua, cosa que, combinada amb una adherència menys que ideal a l'epoxi, significa que si la superfície del compost Kevlar® està danyada i hi pot entrar aigua, Kevlar® pot absorbir la humitat al llarg de les fibres. i debilitar el material compost.
