แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุโครงสร้างที่ผลิตจากวัสดุผสมที่ประกอบด้วยเส้นใยคาร์บอนและเรซิน ด้วยคุณสมบัติเฉพาะของวัสดุผสมนี้ ทำให้ผลิตภัณฑ์ที่ได้มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรงและทนทาน
เพื่อให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในหลากหลายสาขาและอุตสาหกรรม รวมถึงอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมยานยนต์ ฯลฯ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงมีหลายประเภท ในบทความนี้ เราจะมาดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ และความแข็งแรงของมันเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ
แผงคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกนำไปใช้ในพื้นที่ใดบ้าง?
แผ่นและเส้นใยคาร์บอนสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท รวมถึงยานยนต์ การบินและอวกาศ เครื่องดนตรี อุปกรณ์กีฬา และอุปกรณ์ทางการแพทย์
ในอุตสาหกรรมยานยนต์ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้เพื่อเสริมความแข็งแรงให้กับชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น ประตู ฝากระโปรงหน้า กันชน บังโคลน และราวหลังคา ผู้ผลิตรถยนต์มักใช้เหล็กในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ ซึ่งเหล็กนั้นราคาถูกกว่าแต่หนักกว่าคาร์บอนไฟเบอร์มาก เพื่อให้รถยนต์ เช่น รถแข่ง มีน้ำหนักเบาขึ้น แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงมักถูกนำมาใช้แทนชิ้นส่วนเหล็กหลายชิ้น
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้ในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องบิน เช่น แผงลำตัวเครื่องบิน พื้นผิวควบคุม และปลายปีก ชิ้นส่วนที่ได้นั้นมีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง คาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศเนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่เหนือกว่า นอกจากนี้ เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีรูปลักษณ์ที่สวยงาม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับใช้ตกแต่งภายในเครื่องบินด้วย
เช่นเดียวกับวัสดุโครงสร้างในอุตสาหกรรมยานยนต์ วัสดุอย่างอะลูมิเนียมและเหล็กกล้าก็มักถูกนำมาใช้ในการผลิตเครื่องบิน อย่างไรก็ตาม สายการบินพาณิชย์ต่างๆ กำลังหันมาใช้คอมโพสิตคาร์บอนไฟเบอร์มากขึ้น เพื่อสร้างโครงสร้างเครื่องบินที่เบาและแข็งแรงกว่าเดิม เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบากว่าเหล็กกล้า เบากว่าอะลูมิเนียม และแข็งแรงกว่ามาก อีกทั้งยังสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงใดก็ได้
แผงคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงแค่ไหน?
เมื่อเปรียบเทียบคาร์บอนไฟเบอร์กับวัสดุอื่นๆ เช่น เหล็กและอลูมิเนียม จะต้องพิจารณาคุณสมบัติหลายประการ ต่อไปนี้คือตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่ใช้กันทั่วไปในการเปรียบเทียบ:
- โมดูลัสความยืดหยุ่น = ความแข็งของวัสดุ อัตราส่วนของความเค้นต่อความเครียดในวัสดุ ความชันของกราฟความเค้น-ความเครียดของวัสดุในบริเวณยืดหยุ่น
- ความแข็งแรงดึงสูงสุด = ความเค้นสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะแตกหัก
- ความหนาแน่น = มวลของวัสดุต่อปริมาตรหนึ่งหน่วย
- ความแข็งจำเพาะ = โมดูลัสความยืดหยุ่นหารด้วยความหนาแน่นของวัสดุ ใช้ในการเปรียบเทียบวัสดุที่มีความหนาแน่นต่างกัน
- ความแข็งแรงดึงจำเพาะ = ความแข็งแรงดึงหารด้วยความหนาแน่นของวัสดุ
แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงมาก ซึ่งหมายความว่ามีความแข็งแรงกว่าวัสดุอื่นๆ ที่มีน้ำหนักเท่ากันมาก ตัวอย่างเช่น คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงจำเพาะเกือบ 4 เท่าของอะลูมิเนียม ทำให้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่เหมาะสมสำหรับงานต่างๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่น้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ
แม้ว่าทั้งคาร์บอนไฟเบอร์และเหล็กจะทนต่อการเสียรูปได้ดีมาก แต่เหล็กมีความหนาแน่นมากกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ถึง 5 เท่า อัตราส่วนน้ำหนักต่อน้ำหนักของคาร์บอนไฟเบอร์สูงกว่าเหล็กเกือบสองเท่า
โดยสรุปแล้ว แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุผสมชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และใช้งานได้หลากหลาย ในหลายอุตสาหกรรม อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักของคาร์บอนไฟเบอร์ให้ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ
วันที่โพสต์: 13 พฤษภาคม 2565 
