بررسی استحکام فیبرکربن، عنصر سازنده مهم ابرخودروها

اگر مطالب خودرویی گوناگون را مطالعه کرده باشید، اصطلاح «فیبرکربن» را بسیار شنیده‌اید. امروزه تقریبا هیچ ابرخودرو و سوپرخودروی جدیدی بدون استفاده از الیاف فیبرکربن در بدنه‌اش ساخته نمی‌شود. حال سوال اینجاست که آیا این ماده پرطرفدار و گران‌قیمت واقعا استحکام لازم را دربرابر سایر مواد قابل‌استفاده برای بدنه مانند فولاد، آلومینیوم و… دارد؟!

در ویدئویی که در ادامه مشاهده خواهد کرد، چند ماده مستحکم را که در صنعت خودرو به‌وفور استفاده می‌شوند خواهید دید که تحت فشار زیادی قرار گرفته و موردآزمایش قرار می‌گیرند. فیبرکربن نیز یکی از آنها است. در این ویدئو خواهید دید که این ماده مشهور تحت فشار هیدرولیک دستگاه پرس چگونه واکنش خواهد داد.

برای کسانی که از مبانی علمی فشار و مکانیک سردرنمی‌آورند باید خاطر نشان کنیم در این ویدئو خبری از این اطلاعات سردرگم‌کننده نیست. اعضای کانال «Crazy Hidraulic Press» در یوتیوب، استوانه‌های هم‌اندازه‌ای از اجناس متفاوت را ساخته و سپس آن‌ها را تحت فشار دستگاه قرار داده‌اند. آن‌ها به‌جز فیبرکربن به سراغ فلزاتی چون آلومینیوم، برنج، تیتانیوم، پلی‌وینیل کلراید (PVC)، پلی (متیل متاکریلات)، فولاد ضدزنگ و فولاد با گرید پایین رفت و همه‌شان را تحت فشار یکسان قرار داده‌اند. آن‌ها حداکثر نیروی قابل‌تحمل توسط هر ماده را نیز ثبت کردند. شایان‌ذکر است که یکای اندازه‌گیری این آزمایش کیلوگرم تعیین شده است.

آزمایش‌کنندگان وزن هر استوانه را پیش از خردکردن آن اندازه‌ گرفتند. نتیجه این اندازه‌گیری در جدول زیر و با یکای گرم بیان شده است:

براساس این آزمایش، پلی (متیل متاکریلات) پیش از تغییرشکل و لهیدگی توانست فشار ۱۵۳۸ کیلوگرم را تحمل کند که رقمی تحسین برانگیز محسوب می‌شود؛ بنابراین عملکرد بهتری را نسبت‌به PVC از خود نشان داد که نهایتا قادر به تحمل فشار ۱۰۰۴ کیلوگرمی بود. اما عملکرد فیبرکربن چگونه بود؟!

فیبرکربن مورداستفاده برندهایی چون لامبورگینی و مک‌لارن موفق به تحمل حداکثر فشار ۲۹۹۸ کیلوگرمی شدند. آلومینیوم به‌خاطر ماهیت فلزی و مقاوم‌تر خود توانست حداکثر فشار ۳۸۴۰ کیلوگرمی را تحمل کند. یکی از مستحکم‌ترین ماده‌های این لیست نیز تیتانیوم گران‌بها بود که توان تحمل ۹۱۹۰ کیلوگرم فشار را پیش‌از تغییر شکل پلاستیک (غیرقابل بازگشت) داشت.

اما ستاره درخشان این بررسی فولاد ضدزنگ بود که توان تحمل بار ۱۵۸۰۰ کیلوگرمی را داشت. زمانی که فشار دستگاه از روی فولاد دفرمه‌شده برداشته شد، قطعه له‌شده بسیار داغ شده بود. این آزمایش نشان داد که فولاد ضدزنگ ۵ برابر مقاومت بیشتری نسبت‌به فیبرکربن دارد اما همان‌گونه که انتظار می‌رود، ۵ برابر سنگین‌تر هم بود.

باز هم تاکید می‌کنیم که اندازه‌گیری این آزمایش چندان علمی نیست و صرفا به‌منظور ایجاد یک درک از مقاومت مواد برای کاربران انجام شده است. درکل این حقیقت مشخص است که فلزاتی چون تیتانیوم و فولاد نسبت‌به فیبرکربن (که به شکنندگی شناخته می‌شود) مقاومت بیشتری دارند؛ بنابراین می‌بینیم که اصلی‌ترین دلیلی که ابرخودروسازان را به استفاده از فیبرکربن سوق داده، وزن کم آن درعین مقاومت بهترش در مقایسه با الیاف مصنوعی دیگر است.