Углепластик/карбон VS Алюминий, Стеклопластик и Сталь: Сравнительный анализ

Углепластик (карбон, CFRP) – один из самых востребованных композитных материалов в авиации, автоспорте, строительстве и промышленности. Но чем он лучше традиционных металлов и стеклопластика? В этой статье проведем детальный анализ ключевых характеристик углепластика и его аналогов, чтобы помочь вам сделать осознанный выбор.

Состав: Углеродные волокна + полимерная матрица (чаще эпоксидная смола).

• Плотность: 1.5–1.6 г/см³ (легче алюминия в 2 раза, стали – в 5 раз).
• Прочность на растяжение: 500–700 МПа (выше, чем у многих сталей).
• Жесткость (модуль Юнга): 70–300 ГПа (зависит от типа волокон).
• Термостойкость: до 200–300°C (с термостойкими смолами – выше).

✅ Плюсы:
✔ Высокая удельная прочность (прочность/вес).
✔ Коррозионная стойкость.
✔ Возможность сложного формования.

❌ Минусы:
✖ Относительно высокая стоимость.
✖ Хрупкость при ударных нагрузках.
✖ Сложность ремонта.

✅ Плюсы:
✔ Хорошая ударная вязкость.
✔ Легкость обработки.
✔ Доступная цена.

❌ Минусы:
✖ Менее прочный, чем карбон.
✖ Подвержен коррозии (требует защиты).

Состав: Стекловолокно + полиэфирная/эпоксидная смола.

• Плотность: 1.8–2.1 г/см³.
• Прочность на растяжение: 300–500 МПа.
• Жесткость: 20–50 ГПа.
• Термостойкость: до 100–150°C.

✅ Плюсы:
✔ Дешевле углепластика.
✔ Хорошая ударопрочность.

❌ Минусы:
✖ Тяжелее карбона.
✖ Менее жесткий.

✅ Плюсы:
✔ Высокая прочность и износостойкость.
✔ Низкая стоимость.

❌ Минусы:
✖ Большой вес.
✖ Коррозия (требуется защитное покрытие).

📌 Углепластик лучше использовать, если:
🔹 Требуется максимальная прочность при минимальном весе (авиация, дроны, гоночные авто, велоспорт).
🔹 Важна коррозионная стойкость (морские конструкции, химическая промышленность).
🔹 Нужна сложная геометрия (карбон легко формовать в пресс-формах).

📌 Алюминий выгоднее, когда:
🔹 Нужен баланс цены и прочности (серийные автомобили, корпуса приборов).
🔹 Важна ударная вязкость (детали, подверженные ударам).

📌 Стеклопластик подходит для:
🔹 Бюджетных решений (лодки, кузовные панели).
🔹 Деталей с умеренными нагрузками.

📌 Сталь незаменима для:
🔹 Сверхнагруженных конструкций (мосты, несущие каркасы).
🔹 Применений, где важна термостойкость (двигатели, печи).