कार्बन फाइबर की सबसे मूल्यवान विशेषताएं इसकी ताकत, कठोरता और हल्का वजन हैं। कार्बन फाइबर "टो" में कार्बन के बहुत महीन, क्रिस्टलीय फिलामेंट्स से बना होता है, जिसमें हजारों व्यक्तिगत फिलामेंट्स होते हैं। इन धागों जैसी धागों को एक साथ बुनकर विभिन्न बुनाई के कपड़े बनाए जाते हैं। जब कार्बन फाइबर कपड़े की परतों को कार्बन फाइबर प्लेट या शीट में एक साथ जोड़ा जाता है, तो कार्बन फाइबर लेमिनेट अत्यधिक मजबूत होता है। तो यह कितना मजबूत है?
कार्बन फाइबर की ताकत
कार्बन फाइबर स्टील की तुलना में दोगुना कठोर और पांच गुना मजबूत होता है। स्टेनलेस स्टील की तुलना में मजबूत और सख्त होने के बावजूद, कार्बन फाइबर हल्का होता है, जो इसे एक आदर्श विनिर्माण सामग्री बनाता है।
कार्बन फाइबर की कठोरता और मजबूती का वर्गीकरण
तन्यता मापांक को "एक अक्ष के साथ तनाव (प्रति इकाई क्षेत्र पर बल) और उस अक्ष के साथ तनाव (प्रारंभिक लंबाई पर विरूपण का अनुपात) का अनुपात" के रूप में परिभाषित किया गया है। कठोरता के रूप में भी जाना जाता है, तन्य मापांक सामग्री के बढ़ाव या संपीड़न की भविष्यवाणी कर सकता है जब तक कि तनाव सामग्री की तन्य शक्ति से कम है।
कार्बन फाइबर को फाइबर के तन्य मापांक के आधार पर वर्गीकृत किया जाता है। माप की अंग्रेजी इकाई क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के प्रति वर्ग इंच बल का पाउंड है, जिसे पीएसआई (या हजार पीएसआई के लिए केएसआई और मिलियन पीएसआई के लिए एमएसआई) के रूप में संक्षिप्त किया गया है। पाँच कार्बन फाइबर वर्गीकरण हैं: निम्न मापांक, मानक मापांक, मध्यवर्ती मापांक, उच्च मापांक, और अल्ट्राहाई मापांक।
| कार्बन फाइबर वर्ग | कम मापांक | मानक मापांक | मध्यवर्ती मापांक | उच्च मापांक | अल्ट्राहाई मॉड्यूलस |
| तन्यता मापांक GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| तन्यता मापांक एमएसआई | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
लेमिनेटेड कार्बन फाइबर एपॉक्सी शीट या प्लेट की कठोरता और ताकत निम्न द्वारा निर्धारित की जाती है:
कार्बन फाइबर सामग्री गुण
फाइबर का लेअप शेड्यूल (फाइबर ओरिएंटेशन, बुनाई का प्रकार और लेमिनेट प्लाई की मोटाई)
फाइबर/राल अनुपात
संतुलित, सममित, 0/90 डिग्री लेअप शेड्यूल के लिए तन्य मापांक का एक अच्छा अनुमान 10 एमएसआई (70 जीपीए) होगा। समान लेअप के लिए तन्य शक्ति का एक अच्छा अनुमान 87 केएसआई (600 एमपीए) होगा।
तुलनात्मक रूप से, स्टील में लगभग 29 एमएसआई (200 जीपीए) का तन्य मापांक और 61 केएसआई (420 एमपीए) की तन्य शक्ति होती है। एल्यूमीनियम का तन्यता मापांक लगभग 10 MSI (69 GPa) है और तन्यता ताकत 40 KSI (276 MPA) है
जैसा कि नीचे दी गई तालिका से देखा जा सकता है, कार्बन फाइबर लेमिनेट में उच्चतम विशिष्ट तन्य शक्ति और उच्चतम विशिष्ट कठोरता है
| सामग्री | तन्यता मापांक GPa | तन्यता ताकत एमपीए | घनत्व जी/सेमी3 | विशिष्ट तन्यता ताकत पा म3/किलो |
विशिष्ट तन्यता मापांक एमपीए एम3/किलो |
| अल्युमीनियम | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| इस्पात | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| कार्बन फाइबर लैमिनेट | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
अल्ट्रा हाई मॉड्यूलस कार्बन फाइबर मानक मॉड्यूलस की तुलना में लगभग 3 गुना अधिक कठोर होते हैं लेकिन उतने मजबूत नहीं होते हैं। इसके अलावा, स्टील और एल्यूमीनियम दोनों की तुलना में कार्बन फाइबर में बेहतर थकान प्रतिरोध गुण होते हैं। इसके अलावा, जब उपयुक्त रेजिन के साथ मिलाया जाता है, तो कार्बन फाइबर बाजार में सबसे अधिक संक्षारण प्रतिरोधी सामग्रियों में से एक होते हैं।
