แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุโครงสร้างที่ผลิตจากวัสดุคอมโพสิตที่ประกอบด้วยคาร์บอนไฟเบอร์และเรซิน ด้วยคุณสมบัติเฉพาะตัวของวัสดุคอมโพสิต ผลิตภัณฑ์ที่ได้จึงมีน้ำหนักเบา แต่แข็งแรงและทนทาน
เพื่อให้สามารถปรับใช้กับการใช้งานในหลากหลายสาขาและอุตสาหกรรม เช่น อุตสาหกรรมการบินและอวกาศ อุตสาหกรรมยานยนต์ ฯลฯ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงมีหลากหลายประเภท ในบทความนี้ เราจะเจาะลึกลงไปว่าแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำไปใช้งานที่ไหน และมีความแข็งแรงเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ อย่างไร
แผงคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกนำมาใช้ในพื้นที่ใดบ้าง?
แผ่นและแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากมาย เช่น ยานยนต์ อวกาศ เครื่องดนตรี อุปกรณ์กีฬา และอุปกรณ์ทางการแพทย์
ในอุตสาหกรรมยานยนต์ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้เพื่อเสริมความแข็งแกร่งให้กับส่วนประกอบยานยนต์ เช่น ประตู ฝากระโปรงหน้า กันชน บังโคลน และราวหลังคา ผู้ผลิตรถยนต์มักใช้เหล็กในการผลิตชิ้นส่วนเหล่านี้ แม้ว่าเหล็กจะมีราคาถูกกว่า แต่ก็มีน้ำหนักมากกว่าคาร์บอนไฟเบอร์มาก เพื่อทำให้ยานยนต์อย่างเช่นรถแข่งมีน้ำหนักเบาลง แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์จึงมักถูกนำมาใช้แทนชิ้นส่วนเหล็กหลายชนิด
ในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์ถูกนำมาใช้ผลิตชิ้นส่วนเครื่องบิน เช่น แผงลำตัวเครื่องบิน พื้นผิวควบคุม และปลายปีก ส่วนประกอบที่ได้มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรงทนทาน คาร์บอนไฟเบอร์ได้รับความนิยมอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ เนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่เหนือกว่า เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีรูปลักษณ์ที่สวยงาม จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตกแต่งภายในเครื่องบิน
วัสดุอย่างอะลูมิเนียมและเหล็กก็เป็นที่นิยมใช้ในการผลิตเครื่องบินเช่นเดียวกับวัสดุโครงสร้างยานยนต์ อย่างไรก็ตาม สายการบินพาณิชย์กำลังหันมาใช้วัสดุผสมคาร์บอนไฟเบอร์มากขึ้นเพื่อสร้างโครงเครื่องบินที่เบาและแข็งแรงขึ้น เนื่องจากคาร์บอนไฟเบอร์มีน้ำหนักเบากว่าเหล็ก เบากว่าอะลูมิเนียมมาก และแข็งแรงกว่ามาก และสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงต่างๆ ได้
แผงคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงแค่ไหน?
เมื่อเปรียบเทียบคาร์บอนไฟเบอร์กับวัสดุอื่นๆ เช่น เหล็กและอลูมิเนียม จะมีการพิจารณาคุณสมบัติหลายประการ ต่อไปนี้คือตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่ใช้กันทั่วไปในการเปรียบเทียบ:
- โมดูลัสความยืดหยุ่น = ความแข็งของวัสดุ อัตราส่วนของความเค้นต่อความเครียดในวัสดุ ความชันของเส้นโค้งความเค้น-ความเครียดของวัสดุในช่วงยืดหยุ่น
- ความแข็งแรงแรงดึงสูงสุด = แรงดึงสูงสุดที่วัสดุสามารถทนได้ก่อนที่จะแตกหัก
- ความหนาแน่น = มวลของวัสดุต่อหน่วยปริมาตร
- ความแข็งจำเพาะ = โมดูลัสของความยืดหยุ่นหารด้วยความหนาแน่นของวัสดุ ใช้เปรียบเทียบวัสดุที่มีความหนาแน่นต่างกัน
- ความแข็งแรงแรงดึงจำเพาะ = ความแข็งแรงแรงดึงหารด้วยความหนาแน่นของวัสดุ
แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูงมาก ซึ่งหมายความว่าแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงมากกว่าวัสดุอื่นๆ ที่มีน้ำหนักเท่ากันมาก ตัวอย่างเช่น คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงเฉพาะที่เกือบ 4 เท่าของอะลูมิเนียม ซึ่งทำให้แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการใช้งานที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อน้ำหนักเป็นปัจจัยสำคัญ
แม้ว่าทั้งคาร์บอนไฟเบอร์และเหล็กกล้าจะมีความทนทานต่อการเสียรูปสูง แต่เหล็กกล้ากลับมีความหนาแน่นมากกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ถึง 5 เท่า อัตราส่วนน้ำหนักต่อน้ำหนักของคาร์บอนไฟเบอร์นั้นเกือบสองเท่าของเหล็กกล้า
สรุปแล้ว แผ่นคาร์บอนไฟเบอร์เป็นวัสดุคอมโพสิตชนิดหนึ่งที่มีความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา และใช้งานได้หลากหลาย ในหลายอุตสาหกรรม อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักของคาร์บอนไฟเบอร์ให้ข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่สำคัญ
เวลาโพสต์: 13 พฤษภาคม 2565 
