Wie hart ist Kohlefaser im Vergleich zu Stahl? Ist Kohlefaser anfällig für Brüche?
Die breite Anerkennung von Kohlefaser seit ihren ersten Anwendungen bis heute ist größtenteils auf ihre Hochleistungsvorteile zurückzuführen, insbesondere auf ihr geringes Gewicht. In vielen Branchen wird Kohlefaser aufgrund ihrer Festigkeit und Haltbarkeit bevorzugt. Wie stark ist Kohlefaser und neigt sie dazu, leicht zu brechen? Wie viel Mal härter ist Kohlefaser im Vergleich zu Stahl?
Kohlenstofffasern sind in Bezug auf ihre Festigkeit achtmal härter als Stahl. Es handelt sich um ein Fasermaterial mit einem hohen Kohlenstoffgehalt von über 95 %. Es hat eine Zugfestigkeit von bis zu 3500 MPa und einen Zugmodul von 250 GPa und weist damit im Vergleich zu normalem Stahl eine überlegene Festigkeitsleistung auf. Diese hohe Festigkeit ist ein entscheidender Grund, warum Kohlenstofffasern in vielen Bereichen herkömmlichen Stahl ersetzen können.
Was die Bruchempfindlichkeit betrifft, können Kohlenstofffaserstränge, insbesondere einzelne Fasern, leicht brechen, da sie viel dünner als ein menschliches Haar sind. Stahlstränge ähnlicher Größe würden jedoch ebenfalls leicht brechen. Die hohe axiale Festigkeit von Kohlenstofffasersträngen macht sie anfällig für Brüche bei seitlichen Kräften, was zu der Wahrnehmung beiträgt, dass Kohlenstofffasern bruchanfällig sind.
Bei Kohlefaserprodukten werden Tausende von Endlosfasern mithilfe eines Harzmatrixmaterials kombiniert und in verschiedenen Winkeln verlegt, um einen hohen Biegemodul zu erreichen. Wenn diese Produkte Belastungen ausgesetzt werden, die ihre Standardgrenzen überschreiten, kann dies zu einem teilweisen Bruch der Kohlefaserstränge führen, anstatt zu einem vollständigen Versagen. Aufgrund dieser Eigenschaft werden Kohlefaserprodukte bei Anwendungen zur Absorption von Energie bei Autounfällen eingesetzt.
