Što je ugljična mreža?

Ugljična mreža je oblik tkanih vlakana na bazi ugljika koja se koristi kao armaturna mreža u građevinskoj konstrukciji, kao što je beton, gdje može zamijeniti čeličnu mrežu ili armaturu. Nudi prednosti u odnosu na tradicionalnu čeličnu armaturu u tome što se može postaviti mnogo bliže površini materijala i lakša je po težini. Dok je betonska armatura primarno područje upotrebe, ugljična mreža se također koristi u mnogim drugim vrstama građevinskih materijala, kao i u strukturnim komponentama za zrakoplove, brodove i automobile. Druga primjena rešetke od ugljičnih vlakana je korištenje materijala kao sredstva za pojačanje u dizajnu ionskih motora, što smanjuje težinu takvih motora svemirskih letjelica i povećava njihov kapacitet potiska.

Materijal koji se koristi za izradu ugljične mreže je više od samog ugljika, a uključuje ono što je poznato kao polimer ojačan vlaknima (FRP), kompozit različitih plastičnih spojeva kao što su poliester i epoksid, zajedno s vlaknima od stakloplastike i ugljikom. Koriste se i druga sintetička vlakna osim samo stakloplastike, kao što je aramid, naziv koji potječe od riječi “aromatični poliamid”. Aramid je ključna komponenta oklopa i balističkog oklopa za vozila u vojnoj upotrebi. Ova kombinacija vlakana i plastike zajedno s ugljikom često se naziva polimerom ojačanim ugljičnim vlaknima (CFRP).

Jedno od ključnih područja industrije u kojem je materijal ugljične mreže postao ključni element je održavanje mostova. Mostovi sastavljeni od betona koji su prilikom izgradnje bili ojačani čelikom podložni su koroziji tijekom vremena, što ih može učiniti podložnim prekomjernom naprezanju tijekom vremenskih nepogoda kao što su oluje i potresi. Također je dokazano da čelična mreža kao vanjski mehanizam za ojačanje ima ograničenu vrijednost. U ovoj primjeni, karbonska rešetka nije ugrađena u beton mosta, koji je već stvrdnuo, već se koristi kao vanjski omotač od tkanine za ojačanje gotove konstrukcije. Regije u kojima se ugljična mreža koristila za ojačanje stupova mosta od 2003., kao što je Florida u SAD-u, pokazala su povećanu čvrstoću stupova mosta do 420% u odnosu na prije nego što su primijenjene armaturne mreže bilo koje vrste.

U 1980-ima, materijal ugljične mreže prvi je počeo migrirati u komercijalni sektor iz zrakoplovnih i vojnih primjena. Njegova početna visoka cijena učinila ga je nedostatkom za svakodnevnu upotrebu u građevinarstvu, ali kako se povećao obujam proizvodnje, cijene su pale. Sada se koristi za ojačanje ukrasnih betonskih sadnica i drugih teških, nebitnih proizvoda na potrošačkom tržištu. Jedan od glavnih nedostataka kompozitnog vlakna u građevinarstvu je taj što ono nema različite karakteristike popuštanja kao čelik pod naprezanjem ili promjenjivim klimatskim uvjetima, pa su se metodologije građenja morale prilagoditi kako bi se prilagodile toj promjeni kada se koristi.