Kaj je ogljikova mreža?

Ogljikova mreža je oblika tkanih vlaken na osnovi ogljika, ki se uporablja kot ojačitvena mreža v gradbeništvu, na primer v betonu, kjer lahko nadomesti jekleno mrežo ali armaturno palico. Ima prednosti pred tradicionalno jekleno armaturo, saj jo je mogoče namestiti veliko bližje površini materiala in je lažja. Medtem ko je betonska armatura primarno področje uporabe, se ogljikova mreža uporablja tudi v številnih drugih vrstah gradbenih materialov, pa tudi v strukturnih komponentah za letala, ladje in avtomobile. Druga uporaba mreže iz ogljikovih vlaken je uporaba materiala kot ojačitvenega sredstva pri zasnovi ionskih motorjev, kar zmanjša težo takšnih motorjev vesoljskih plovil in poveča njihovo potisno zmogljivost.

Material, ki se uporablja za izdelavo ogljikove mreže, je več kot samo ogljik in vključuje tako imenovani polimer, ojačan z vlakni (FRP), sestavljen iz različnih plastičnih spojin, kot sta poliester in epoksid, skupaj z vlakni iz steklenih vlaken in ogljikom. Uporabljajo se tudi druga sintetična vlakna, razen samo steklenih vlaken, kot je aramid, ime, ki izhaja iz besed “aromatični poliamid”. Aramid je ključna sestavina neprebojnih jopičev in balističnih oklepov za vozila v vojaški uporabi. Ta kombinacija vlaken in plastike skupaj z ogljikom se pogosto imenuje polimer, ojačan z ogljikovimi vlakni (CFRP).

Eno ključnih področij industrije, kjer je ogljikov material postal ključni element, je vzdrževanje mostov. Mostovi, sestavljeni iz betona, ki so bili ob izdelavi ojačani z jeklom, so sčasoma izpostavljeni koroziji, zaradi česar so lahko občutljivi na prevelike obremenitve med vremenskimi elementi, kot so neurja in potres. Jeklena mreža kot zunanji ojačitveni mehanizem ima tudi dokazano omejeno vrednost. Pri tej aplikaciji ogljikova mreža ni vdelana v beton mostu, ki se je že strdil, ampak se uporablja kot zunanji ovoj iz tkanine za ojačitev dokončane konstrukcije. Regije, kjer je bila ogljikova mreža uporabljena za ojačitev stebrov mostov od leta 2003, na primer na Floridi v ZDA, so pokazala povečano trdnost mostnih stebrov do 420 % v primerjavi s pred tem, ko so uporabili kakršno koli armaturno mrežo.

V osemdesetih letih prejšnjega stoletja se je material iz ogljikovih mrež najprej začel preseliti v komercialni sektor iz letalskih in vojaških aplikacij. Zaradi prvotnih visokih stroškov je bil nedopusten za vsakodnevno uporabo v gradbeništvu, a ko se je obseg proizvodnje povečal, so se cene znižale. Zdaj se uporablja za ojačitev okrasnih betonskih sadilnikov in drugih težkih, nebistvenih izdelkov na potrošniškem trgu. Ena od glavnih pomanjkljivosti kompozitnih vlaken v gradbeništvu je, da nimajo različnih lastnosti tečenja, kot jih ima jeklo pod napetostjo ali spreminjajočimi se podnebnimi razmerami, zato je bilo treba gradbene metodologije prilagoditi, da se prilagodijo tej spremembi, ko se uporablja.