1. قوة الشد
تشير قوة الشد إلى الحد الأقصى من الضغط الذي يمكن أن تتحمله المادة قبل التمدد. تتشوه بعض المواد غير القابلة للكسر قبل أن تنكسر، لكن ألياف الكيفلار®، وألياف الكربون، والألياف الزجاجية تكون هشة وتنكسر تقريبًا دون أن تتشوه. يتم قياس قوة الشد بالقوة لكل وحدة مساحة (Pa أو Pascals).

الإجهاد هو القوة، والإجهاد هو انحراف بسبب الإجهاد. يوضح ما يلي مقارنة قوة الشد لثلاثة ألياف تقوية شائعة الاستخدام: ألياف الكربون وألياف الأراميد والألياف الزجاجية وراتنج الإيبوكسي. من المهم ملاحظة أن هذه الأرقام للمقارنة فقط ويمكن أن تختلف حسب عملية التصنيع، وتركيبة الأراميد، وألياف ألياف الكربون الأولية، وما إلى ذلك، بالآلام والكروب الذهنية.

ألياف الكربون: 4127
الألياف الزجاجية: 3450
ألياف الأراميد: 2757

2. الكثافة ونسبة القوة إلى الوزن
عند مقارنة كثافة المواد الثلاثة، يمكن رؤية اختلافات كبيرة بين الألياف الثلاثة. إذا قمت بعمل 3 عينات بنفس الحجم والوزن تمامًا، فسيصبح من الواضح قريبًا أن ألياف كيفلر® أخف بكثير، وألياف الكربون تأتي في المرتبة الثانية، والألياف الزجاجية هي الأثقل.

لذلك، بالنسبة لنفس وزن المادة المركبة، يمكن لألياف الكربون أو الكيفلار® الحصول على قوة أعلى. بمعنى آخر، أي هيكل مصنوع من ألياف الكربون أو مركب الكيفلار® الذي يتطلب قوة معينة سيكون أصغر أو أرق من الهيكل المصنوع من الألياف الزجاجية.

بعد إجراء العينة واختبارها، وجد أن مركب الألياف الزجاجية يزن تقريبًا ضعف وزن الكيفلار® أو صفائح ألياف الكربون. وهذا يعني أنه يمكنك توفير الكثير من الوزن باستخدام ألياف الكيفلار® أو ألياف الكربون. تسمى هذه الخاصية نسبة القوة إلى الوزن.

3. Young's modulus
Young's modulus is a measure of the stiffness of an elastic material and is a way of describing the material. It is defined as the ratio of uniaxial (in one direction) stress to uniaxial strain (deformation in the same direction). Young's modulus = stress/strain, meaning that a material with a high Young's modulus is harder than a material with a low Young's modulus.

The stiffness of carbon fiber, Kevlar® and glass fiber varies greatly. The stiffness of carbon fiber is about twice that of aramid fiber, while the stiffness is five times higher than that of glass fiber. The downside to carbon fiber's excellent stiffness is that it tends to be more brittle. When it fails, it tends not to show much strain or deformation.


4. Flammability and thermal degradation
Both Kevlar® and carbon fiber are resistant to high temperatures, and neither has a melting point. Both materials have been used in protective clothing and fire-resistant fabrics. The glass fiber will eventually melt, but it is also highly resistant to high temperatures. Of course, frosted glass fiber used in buildings can also improve fire resistance.

Carbon fiber and Kevlar® are used to make protective firefighting or welding blankets or clothing. Kevlar gloves are commonly used in the meat industry to protect the hands when using knives. Since fibers are rarely used alone, the heat resistance of the substrate (usually epoxy) is also important. Epoxy resins soften rapidly when exposed to heat.


5. Electrical conductivity
Carbon fiber can conduct electricity, but Kevlar® and glass fiber do not. Kevlar® is used for cable pulling in power transmission towers. Although it does not conduct electricity, it can absorb water, and water can indeed conduct electricity. Therefore, in such applications, a waterproof coating must be applied to Kevlar.

Because carbon fiber can conduct electricity, galvanic corrosion becomes a problem when it comes into contact with other metal parts.


6. Uv degradation
Aramid fibers will degrade in sunlight and high UV environments. Carbon fiber or glass fiber is not very sensitive to ultraviolet radiation. However, some commonly used substrates such as epoxy resins remain in sunlight, it will turn white and lose strength, polyester and vinyl ester resins are more resistant to UV rays, but less resistant than epoxy resins.

7. مكافحة التعب
إذا تم ثني الجزء وتقويمه بشكل متكرر، فسوف يفشل في النهاية بسبب التعب. بالمقارنة مع ألياف الكربون، التي تعتبر حساسة إلى حد ما للتعب وتميل إلى الفشل بشكل كارثي، فإن الكيفلار® أكثر مقاومة للتعب. الألياف الزجاجية في مكان ما بينهما.


8. مقاومة التآكل
يتمتع Kevlar® بمقاومة تآكل قوية، مما يجعل من الصعب القطع. أحد الاستخدامات الشائعة لـ Kevlar® هو استخدامه كقفاز واقي في المناطق التي قد تتعرض فيها الأيدي للقطع بسبب الزجاج أو الشفرات الحادة المستخدمة. ألياف الكربون والألياف الزجاجية أقل مقاومة.


9. المقاومة الكيميائية
ألياف الأراميد حساسة للأحماض القوية والقواعد القوية وبعض المواد المؤكسدة (مثل هيبوكلوريت الصوديوم)، والتي يمكن أن تسبب تدهور الألياف. لا يمكن استخدام مبيض الكلور العادي (مثل Clorox®) وبيروكسيد الهيدروجين مع Kevlar®، ويمكن استخدام مبيض الأكسجين (مثل بيربورات الصوديوم) دون الإضرار بالألياف الأراميد.

ألياف الكربون مستقرة جدًا وليست حساسة للتحلل الكيميائي.


10. أداء ربط المصفوفة
لكي تؤدي ألياف الكربون والكيفلر والزجاج أفضل أداء لها، يجب الاحتفاظ بها في مكانها في المصفوفة (عادةً الراتنج). ولذلك، فإن قدرة الراتنج على الارتباط مع الألياف المختلفة أمر بالغ الأهمية.

يمكن أن تلتصق ألياف الكربون والألياف الزجاجية بالراتنج بسهولة، لكن قوة ألياف الأراميدون بالإضافة إلى الراتنج ليست بالقوة المطلوبة، وهذا الالتصاق المنخفض يسمح بحدوث اختراق للماء. ونتيجة لذلك، تميل ألياف الأراميد إلى امتصاص الماء، وهو ما يعني، إلى جانب الالتصاق غير المرضي براتنجات الإيبوكسي، أنه في حالة تلف سطح مركب الكيفلار® وإمكانية دخول الماء، فإن الكيفلار® قد يمتص الماء على طول الألياف ويضعف مركب.


11. اللون والنسيج
الحالة الطبيعية للأراميد هي الذهب الفاتح، ويمكن أن يكون ملونًا، والآن هناك العديد من الظلال الجيدة. الألياف الزجاجية متوفرة أيضًا بالألوان. يكون لون ألياف الكربون دائمًا أسود ويمكن مزجه مع الأراميد الملون، لكن لا يمكن تلوينه بمفرده.

(ألياف كربونيه)

(الألياف الزجاجية)