Karbon fiberin en değerli özellikleri gücü, sertliği ve hafifliğidir. Karbon fiber, binlerce bireysel filament içeren "kıtıklar" halindeki çok ince, kristal karbon filamentlerinden yapılır. Bu iplik benzeri şeritler, çeşitli dokumalardan oluşan kumaşlar halinde birlikte dokunur. Karbon fiber kumaş katmanları bir karbon fiber plaka veya levha şeklinde birbirine bağlandığında, karbon fiber laminat son derece güçlü olur. Peki ne kadar güçlü?
Karbon Fiberin Gücü
Karbon fiber çelikten iki kat daha sert ve beş kat daha güçlüdür. Paslanmaz çelikten daha güçlü ve sert olmasına rağmen karbon fiber daha hafiftir, bu da onu ideal bir üretim malzemesi haline getirir.
Karbon Fiber Sertliğinin ve Mukavemetinin Sınıflandırılması
Çekme modülü, "bir eksen boyunca gerilimin (birim alan başına kuvvet) bu eksen boyunca gerilime (başlangıç uzunluğuna göre deformasyon oranı) oranı" olarak tanımlanır. Sertlik olarak da bilinen çekme modülü, gerilim malzemenin çekme mukavemetinden düşük olduğu sürece malzemenin uzamasını veya sıkışmasını tahmin edebilir.
Karbon fiberler, fiberlerin çekme modülüne göre sınıflandırılır. İngiliz ölçü birimi, psi (veya bin psi için ksi ve milyon psi için MSI) olarak kısaltılan, kesit alanının inç karesi başına kuvvet poundudur. Beş karbon fiber sınıflandırması vardır: düşük modül, standart modül, orta modül, yüksek modül ve ultra yüksek modül.
| Karbon Elyaf Sınıfı | Düşük Modül | Standart Modül | Ara Modül | Yüksek Modül | Ultra Yüksek Modül |
| Çekme Modülü GPa | <227 | 227 | 289 | 393 | 758 |
| Çekme Modülü MSI | <33 | 33 | 42 | 57 | 110 |
Lamine karbon fiber epoksi levha veya levhanın sertliği ve mukavemeti şu şekilde belirlenir:
Karbon fiber malzeme özellikleri
Liflerin yerleşim planı (lif oryantasyonu, örgü tipi ve laminat katların kalınlığı)
Elyaf/reçine oranı
Dengeli, simetrik, 0/90 derecelik bir yerleştirme planı için çekme modülüne ilişkin iyi bir tahmin, 10 MSi (70 GPA) olacaktır. Aynı yerleştirme için çekme mukavemeti için iyi bir tahmin 87 KSI (600 MPA) olacaktır.
Buna karşılık çeliğin çekme modülü yaklaşık 29 MSI (200 GPa) ve çekme mukavemeti 61 KSI (420 MPA)'dir. Alüminyumun çekme modülü yaklaşık 10 MSI (69 GPa) ve çekme mukavemeti 40 KSI'dir (276 MPA)
Aşağıdaki tablodan görülebileceği gibi, karbon fiber laminat en yüksek özgül Çekme Dayanımına ve en yüksek Özgül Sertliğe sahiptir.
| Malzeme | Çekme Modülü GPa | Çekme Dayanımı MPa | Yoğunluk g/cm3 | Özgül Çekme Dayanımı Pam3/kilogram |
Spesifik Çekme Modülü MPa·m3/kilogram |
| Alüminyum | 69 | 276 | 2.7 | 102 | 25.5 |
| Çelik | 200 | 420 | 7.9 | 53 | 25.3 |
| Karbon Fiber Laminat | 70 | 600 | 1.5 | 400 | 46.7 |
Ultra yüksek modüllü karbon fiberler standart modüle göre yaklaşık 3 kat daha serttir ancak o kadar güçlü değildir. Ayrıca karbon fiber, hem çelik hem de alüminyumla karşılaştırıldığında üstün yorulma direnci özelliklerine sahiptir. Ayrıca uygun reçinelerle birleştirildiğinde karbon fiberler piyasadaki korozyona en dayanıklı malzemeler arasında yer alıyor.
