कौन सी सामग्री बेहतर है, कार्बन फाइबर, ग्लास फाइबर या एरामिड?
जब तीनों सामग्रियों के घनत्व की तुलना की जाती है तो तीनों रेशों में महत्वपूर्ण अंतर देखा जा सकता है। यदि आप बिल्कुल समान आकार और वजन के 3 नमूने बनाते हैं, तो यह तुरंत स्पष्ट हो जाता है कि केवलर® फाइबर बहुत हल्का है, इसके बाद कार्बन फाइबर और ई-ग्लास फाइबर सबसे भारी है।
इसलिए, मिश्रित सामग्री के समान वजन के लिए, कार्बन फाइबर या केवलर® उच्च शक्ति प्राप्त कर सकता है। दूसरे शब्दों में, कार्बन फाइबर या केवलर® कंपोजिट से बनी किसी भी संरचना को दी गई ताकत की आवश्यकता होती है, जो फाइबरग्लास से बनी संरचना से छोटी या पतली होगी।
जब नमूने बनाए गए और परीक्षण किए गए, तो यह पाया गया कि फाइबरग्लास कंपोजिट केवलर® या कार्बन फाइबर लैमिनेट्स से लगभग दोगुना भारी था। इसका मतलब यह है कि केवलर® या कार्बन फाइबर का उपयोग करने से काफी वजन बचाया जा सकता है।
यंग का मापांक एक लोचदार सामग्री की कठोरता का माप है और यह किसी सामग्री का वर्णन करने का एक तरीका है। इसे एकअक्षीय (एक दिशा में) तनाव और एकअक्षीय तनाव (एक ही दिशा में विरूपण) के अनुपात के रूप में परिभाषित किया गया है। यंग का मापांक=तनाव/खिंचाव, जिसका अर्थ है कि उच्च यंग मापांक वाली सामग्री कम यंग मापांक वाली सामग्री की तुलना में कठिन होती है।
कार्बन फाइबर, केवलर® और फाइबरग्लास कठोरता में व्यापक रूप से भिन्न होते हैं। कार्बन फ़ाइबर अरैमिड फ़ाइबर से लगभग दोगुना और ग्लास फ़ाइबर से पाँच गुना अधिक कठोर होता है। कार्बन फाइबर की बेहतर कठोरता का नकारात्मक पक्ष यह है कि यह अधिक भंगुर हो जाता है। जब यह विफल हो जाता है, तो यह अधिक तनाव या विकृति प्रदर्शित नहीं करता है।
3. ज्वलनशीलता और थर्मल गिरावट
केवलर® और कार्बन फाइबर दोनों ही उच्च तापमान के प्रति प्रतिरोधी हैं, और इनमें से किसी का भी गलनांक नहीं होता है। दोनों सामग्रियों का उपयोग सुरक्षात्मक कपड़ों और आग प्रतिरोधी कपड़ों में किया गया है। फ़ाइबरग्लास अंततः पिघल जाएगा लेकिन यह उच्च तापमान के प्रति अत्यधिक प्रतिरोधी भी है। बेशक, इमारतों में फ्रॉस्टेड फाइबरग्लास के उपयोग से आग प्रतिरोध में भी सुधार होता है।
कार्बन फाइबर और केवलर® का उपयोग सुरक्षात्मक अग्निशमन या वेल्डिंग कंबल या कपड़े बनाने के लिए किया जाता है। केवलर दस्ताने का उपयोग आमतौर पर मांस उद्योग में चाकू का उपयोग करते समय हाथों की सुरक्षा के लिए किया जाता है। चूंकि फाइबर का उपयोग शायद ही कभी अकेले किया जाता है, इसलिए मैट्रिक्स (आमतौर पर एपॉक्सी) का ताप प्रतिरोध भी महत्वपूर्ण है। गर्मी के संपर्क में आने पर एपॉक्सी रेजिन तेजी से नरम हो जाते हैं।
4. चालकता
कार्बन फाइबर बिजली का संचालन करता है, लेकिन केवलर® और फाइबरग्लास ऐसा नहीं करते हैं। केवलर® का उपयोग ट्रांसमिशन टावरों में पुरुष तारों के लिए किया जाता है। हालाँकि यह बिजली का संचालन नहीं करता है, यह पानी को अवशोषित करता है, और पानी बिजली का संचालन करता है। इसलिए, ऐसे अनुप्रयोगों में, केवलर के शीर्ष पर एक जलरोधक कोटिंग लागू की जानी चाहिए।
क्योंकि कार्बन फाइबर बिजली का संचालन करता है, अन्य धातु भागों के संपर्क में आने पर गैल्वेनिक जंग एक समस्या बन जाती है।
5. यूवी क्षरण
अरैमिड फाइबर सूरज की रोशनी और उच्च यूवी वातावरण में खराब हो जाएंगे। कार्बन या ग्लास फाइबर यूवी विकिरण के प्रति बहुत संवेदनशील नहीं होते हैं। हालाँकि, कुछ आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले सब्सट्रेट जैसे कि एपॉक्सी राल सूरज की रोशनी में छोड़े जाने पर सफेद हो जाएंगे और ताकत खो देंगे। पॉलिएस्टर और विनाइल एस्टर रेजिन यूवी किरणों के प्रति अधिक प्रतिरोधी होते हैं लेकिन एपॉक्सी रेजिन की तुलना में कमजोर होते हैं।
6. थकान रोधी
यदि किसी हिस्से को बार-बार मोड़ा और सीधा किया जाए तो वह अंततः थकान के कारण विफल हो जाएगा। कार्बन फाइबर थकान के प्रति कुछ हद तक संवेदनशील है और विनाशकारी रूप से विफल हो जाता है, जबकि केवलर® थकान के प्रति अधिक प्रतिरोधी है। फ़ाइबरग्लास बीच में कहीं है.
7. पहनने का प्रतिरोध
केवलर® अत्यधिक घर्षण प्रतिरोधी है, जिससे इसे काटना मुश्किल हो जाता है। केवलर® के सामान्य उपयोगों में से एक उन क्षेत्रों में सुरक्षात्मक दस्ताने के रूप में है जहां हाथ कांच से कट सकते हैं या जहां तेज ब्लेड का उपयोग किया जाता है। कार्बन फाइबर और फाइबरग्लास कम प्रतिरोधी हैं।
8. रासायनिक प्रतिरोध
अरैमिड फाइबर मजबूत एसिड, मजबूत क्षार और सोडियम हाइपोक्लोराइट जैसे कुछ ऑक्सीकरण एजेंटों के प्रति संवेदनशील होते हैं, जो फाइबर के क्षरण का कारण बन सकते हैं। सामान्य क्लोरीन ब्लीच (जैसे क्लोरॉक्स®) और हाइड्रोजन पेरोक्साइड का उपयोग केवलर® के साथ नहीं किया जा सकता है, ऑक्सीजन ब्लीच (जैसे सोडियम पेरबोरेट) का उपयोग अरिमिड फाइबर को नुकसान पहुंचाए बिना किया जा सकता है।
कार्बन फाइबर बहुत स्थिर होते हैं और रासायनिक गिरावट के प्रति असंवेदनशील होते हैं। हालाँकि, एपॉक्सी मैट्रिक्स ख़राब हो जाएगा।
9. मैट्रिक्स बॉन्डिंग प्रदर्शन
कार्बन फाइबर, केवलर® और ग्लास के सर्वोत्तम प्रदर्शन के लिए, उन्हें एक मैट्रिक्स, आमतौर पर एक एपॉक्सी में रखा जाना चाहिए। इसलिए, विभिन्न फाइबर के साथ जुड़ने के लिए एपॉक्सी रेजिन की क्षमता महत्वपूर्ण है।
कार्बन और ग्लास फाइबर दोनों आसानी से एपॉक्सी से चिपक जाते हैं, लेकिन अरैमिड फाइबर-एपॉक्सी बंधन वांछित के रूप में मजबूत नहीं है, और यह कम आसंजन पानी के प्रवेश की अनुमति देता है। नतीजतन, एरामिड फाइबर पानी को अवशोषित करते हैं, जो एपॉक्सी के लिए आदर्श आसंजन से कम के साथ मिलकर, इसका मतलब है कि यदि केवलर® कंपोजिट की सतह क्षतिग्रस्त हो जाती है और पानी अंदर जा सकता है, तो केवलर® फाइबर के साथ नमी को अवशोषित कर सकता है, और मिश्रित सामग्री को कमजोर कर देते हैं।
