Polyme gia cố bằng sợi carbon

CFRP là vật liệu tổng hợp . Trong trường hợp này, hỗn hợp bao gồm hai phần: ma trận và cốt thép. Trong CFRP, cốt thép là sợi carbon, cung cấp sức mạnh cho nó. Chất nền thường là một loại nhựa polyme, chẳng hạn như epoxy, để liên kết các phần tiếp viện với nhau. ^[2] Bởi vì CFRP bao gồm hai yếu tố riêng biệt, các đặc tính của vật liệu phụ thuộc vào hai yếu tố này.

Cốt thép mang lại cho CFRP sức mạnh và độ cứng của nó, được đo bằng ứng suất và mô đun đàn hồi tương ứng. Không giống như các vật liệu đẳng hướng như thép và nhôm, CFRP có đặc tính cường độ định hướng. Các đặc tính của CFRP phụ thuộc vào cách bố trí của sợi carbon và tỷ lệ của sợi carbon so với polyme. ^[3] Hai phương trình khác nhau điều chỉnh mô-đun đàn hồi ròng của vật liệu composite sử dụng các đặc tính của sợi carbon và ma trận polyme cũng có thể được áp dụng cho nhựa gia cố bằng sợi carbon. ^[4] Phương trình sau,

${\ displaystyle E_ {c} = V_ {m} E_ {m} + V_ {f} E_ {f}}$

có giá trị đối với vật liệu composite với các sợi được định hướng theo hướng của tải trọng tác dụng. ${\ displaystyle E_ {c}}$ là tổng mô đun tổng hợp, ${\ displaystyle V_ {m}}$ và ${\ displaystyle V_ {f}}$ là phần thể tích của ma trận và sợi tương ứng trong hỗn hợp, và ${\ displaystyle E_ {m}}$ và ${\ displaystyle E_ {f}}$lần lượt là môđun đàn hồi của ma trận và sợi. ^[4] Trường hợp cực đoan khác của mô đun đàn hồi của hỗn hợp với các sợi được định hướng ngang với tải trọng tác dụng có thể được tìm thấy bằng cách sử dụng công thức sau: ^[4]

${\ displaystyle E_ {c} = \ left ({\ frac {V_ {m}} {E_ {m}}} + {\ frac {V_ {f}} {E_ {f}}} \ right) ^ {- 1}}$

Độ dẻo dai khi đứt gãy của chất dẻo gia cố bằng sợi carbon được điều chỉnh bởi các cơ chế sau: 1) tạo liên kết giữa sợi carbon và chất nền polyme, 2) sợi kéo ra và 3) sự tách lớp giữa các tấm CFRP. ^[5] CFRP dựa trên epoxy điển hình hầu như không có độ dẻo, với ít hơn 0,5% biến dạng khi hỏng. Mặc dù CFRP với epoxy có độ bền và mô đun đàn hồi cao, nhưng cơ học đứt gãy giòn tạo ra những thách thức đặc biệt cho các kỹ sư trong việc phát hiện lỗi vì hỏng hóc xảy ra một cách thảm khốc. ^[5] Như vậy, những nỗ lực gần đây nhằm tăng cường độ cứng của CFRP bao gồm việc sửa đổi vật liệu epoxy hiện có và tìm chất nền polyme thay thế. Một trong những vật liệu như vậy có hứa hẹn cao là PEEK , thể hiện độ bền cao hơn theo thứ tự với mô đun đàn hồi và độ bền kéo tương tự. ^[5] Tuy nhiên, PEEK khó xử lý hơn nhiều và đắt hơn. ^[5]

Mặc dù tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng ban đầu cao, một hạn chế thiết kế của CFRP là thiếu giới hạn mỏi có thể xác định được . Điều này có nghĩa là, về mặt lý thuyết, không thể loại trừ sự thất bại của chu kỳ ứng suất. Trong khi thép và nhiều kim loại và hợp kim kết cấu khác có giới hạn mỏi hoặc độ bền có thể ước tính được, thì các dạng hư hỏng phức tạp của vật liệu tổng hợp có nghĩa là các đặc tính hư hỏng do mỏi của CFRP rất khó dự đoán và thiết kế để chống lại. Do đó, khi sử dụng CFRP cho các ứng dụng tải theo chu kỳ quan trọng, các kỹ sư có thể cần thiết kế giới hạn an toàn về độ bền đáng kể để cung cấp độ tin cậy của linh kiện phù hợp trong suốt thời gian sử dụng của nó.

Các tác động môi trường như nhiệt độ và độ ẩm có thể ảnh hưởng sâu sắc đến vật liệu tổng hợp dựa trên polyme, bao gồm hầu hết các CFRP. Trong khi CFRP chứng tỏ khả năng chống ăn mòn tuyệt vời, ảnh hưởng của độ ẩm ở phạm vi nhiệt độ rộng có thể dẫn đến sự suy giảm các tính chất cơ học của CFRP, đặc biệt là ở giao diện sợi ma trận. ^[6] Trong khi bản thân các sợi carbon không bị ảnh hưởng bởi độ ẩm khuếch tán vào vật liệu, hơi ẩm sẽ làm dẻo ma trận polyme. ^[5] Điều này dẫn đến những thay đổi đáng kể trong các đặc tính bị ảnh hưởng chủ yếu bởi ma trận trong CFRP như các đặc tính nén, cắt liên tầng và tác động. ^[7] Ma trận epoxy được sử dụng cho cánh quạt động cơ được thiết kế để không thấm nhiên liệu phản lực, dầu bôi trơn và nước mưa, và sơn bên ngoài trên các bộ phận bằng vật liệu tổng hợp được áp dụng để giảm thiểu thiệt hại do tia cực tím. ^{[5] [8]}

Sợi carbon có thể gây ra ăn mòn điện khi các bộ phận CRP được gắn với nhôm hoặc thép nhẹ nhưng không phải với thép không gỉ hoặc titan. ^[9]

Nhựa gia cố bằng sợi carbon rất khó gia công và gây mài mòn dụng cụ đáng kể. Độ mòn dao trong gia công CFRP phụ thuộc vào hướng sợi và điều kiện gia công của quá trình cắt. Để giảm mài mòn dụng cụ, nhiều loại dụng cụ tráng khác nhau được sử dụng trong gia công CFRP và CFRP-chồng kim loại. ^[1]

Polyme gia cố bằng sợi carbon

Thành phần chính của CFRP là một sợi carbon ; chất này được sản xuất từ ​​một loại polymer tiền thân như polyacrylonitrile (PAN), rayon , hoặc sân dầu mỏ . Đối với các polyme tổng hợp như PAN hoặc rayon, tiền chất đầu tiên được kéo thành sợi filament, sử dụng các quy trình hóa học và cơ học để ban đầu sắp xếp các chuỗi polyme theo cách nhằm nâng cao các tính chất vật lý cuối cùng của sợi carbon hoàn chỉnh. Các thành phần tiền chất và quy trình cơ học được sử dụng trong quá trình kéo sợi filament có thể khác nhau giữa các nhà sản xuất. Sau khi kéo hoặc kéo sợi, các sợi polyme filament sau đó được nung nóng để loại bỏ các nguyên tử phi cacbon ( cacbon hóa ), tạo ra sợi cacbon cuối cùng. Các sợi sợi carbon sợi có thể được điều trị hơn nữa để cải thiện xử lý chất, sau đó vết thương trên để bobbins . ^[10] Từ những sợi này, một tấm một chiều được tạo ra. Các tấm này được xếp chồng lên nhau theo một lớp bán đẳng hướng, ví dụ 0 °, + 60 ° hoặc −60 ° so với nhau.

Từ sợi sơ cấp, có thể tạo ra tấm dệt hai chiều, tức là tấm đan chéo với đường dệt 2/2. Quá trình tạo ra hầu hết các CFRP khác nhau, tùy thuộc vào sản phẩm được tạo ra, yêu cầu về độ hoàn thiện (độ bóng bên ngoài) và số lượng sản phẩm sẽ được sản xuất. Ngoài ra, việc lựa chọn ma trận có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến các đặc tính của hỗn hợp hoàn thiện.

Nhiều bộ phận CFRP được tạo ra bằng một lớp vải carbon duy nhất được bảo vệ bằng sợi thủy tinh. Một công cụ được gọi là súng chopper được sử dụng để nhanh chóng tạo ra các bộ phận tổng hợp này. Khi một lớp vỏ mỏng được tạo ra từ sợi carbon, súng chopper sẽ cắt các cuộn sợi thủy tinh thành các đoạn ngắn và phun nhựa vào cùng một lúc, để sợi thủy tinh và nhựa được trộn ngay tại chỗ. Nhựa là hỗn hợp bên ngoài, trong đó chất làm cứng và nhựa được phun riêng biệt, hoặc hỗn hợp bên trong, yêu cầu làm sạch sau mỗi lần sử dụng. Các phương pháp sản xuất có thể bao gồm những điều sau:

Đúc khuôn

Một phương pháp sản xuất các bộ phận CFRP là xếp các tấm vải sợi carbon vào khuôn theo hình dạng của sản phẩm cuối cùng. Sự liên kết và cách dệt của các sợi vải được lựa chọn để tối ưu hóa các đặc tính về độ bền và độ cứng của vật liệu tạo thành. Sau đó, khuôn được đổ đầy epoxy và được làm nóng hoặc đóng rắn bằng không khí. Phần kết quả là rất chống ăn mòn, cứng và mạnh mẽ cho trọng lượng của nó. Các bộ phận được sử dụng trong các khu vực ít quan trọng hơn được sản xuất bằng cách trải vải lên khuôn, với epoxy hoặc được ngâm tẩm trước vào các sợi (còn được gọi là pre-preg ) hoặc "sơn" lên nó. Các bộ phận hiệu suất cao sử dụng khuôn đơn thường được đóng túi chân không và / hoặc hấp tiệt trùng , vì ngay cả những bọt khí nhỏ trong vật liệu cũng sẽ làm giảm độ bền. Một phương pháp thay thế cho phương pháp hấp tiệt trùng là sử dụng áp suất bên trong thông qua máy thổi khí bơm hơi hoặc bọt EPS bên trong sợi carbon không đóng rắn.

Đóng bao chân không

Đối với những tác phẩm đơn giản cần tương đối ít bản sao (1–2 bản mỗi ngày), có thể sử dụng túi hút chân không . Khuôn làm bằng sợi thủy tinh, sợi carbon hoặc nhôm được đánh bóng và đánh bóng bằng sáp, có chất giải phóng được áp dụng trước khi áp dụng vải và nhựa, đồng thời chân không được kéo và đặt sang một bên để cho miếng đóng rắn (cứng lại). Có ba cách để bôi nhựa vào vải trong khuôn chân không.

Phương pháp đầu tiên là thủ công và được gọi là lớp phủ ướt, trong đó hai phần nhựa được trộn và áp dụng trước khi đặt vào khuôn và đặt trong túi. Phương pháp còn lại được thực hiện bằng cách tiêm truyền, nơi vải khô và nấm mốc được đặt bên trong túi trong khi chân không kéo nhựa thông qua một ống nhỏ vào trong túi, sau đó thông qua một ống có lỗ hoặc thứ gì đó tương tự để trải đều nhựa ra khắp vải. . Máy dệt dây hoạt động hoàn hảo cho một ống yêu cầu lỗ bên trong túi. Cả hai phương pháp sử dụng nhựa thông này đều yêu cầu phải làm việc bằng tay để trải đều nhựa để có bề mặt bóng với các lỗ ghim rất nhỏ.

Phương pháp thứ ba để xây dựng vật liệu composite được gọi là kết cấu khô. Ở đây, vật liệu sợi carbon đã được ngâm tẩm với nhựa (pre-preg) và được áp dụng cho khuôn theo kiểu tương tự như màng kết dính. Sau đó, lắp ráp được đặt trong chân không để lưu hóa. Phương pháp xếp lớp khô có ít chất thải nhựa nhất và có thể đạt được các cấu trúc nhẹ hơn so với phương pháp xếp lớp ướt. Ngoài ra, vì một lượng lớn nhựa thông thường khó chảy ra hơn bằng các phương pháp bọc ướt nên các bộ phận trước khi mang thai thường có ít lỗ kim hơn. Loại bỏ lỗ kim với lượng nhựa tối thiểu thường yêu cầu sử dụng áp suất nồi hấp để loại bỏ các khí dư ra ngoài.

Tạo hình bằng khuôn ép

Phương pháp nhanh hơn sử dụng khuôn nén . Đây là loại khuôn hai mảnh (nam và nữ) thường được làm bằng nhôm hoặc thép được ép cùng với vải và nhựa thông giữa hai khuôn. Lợi ích là tốc độ của toàn bộ quá trình. Một số nhà sản xuất ô tô, chẳng hạn như BMW, tuyên bố có thể quay vòng một bộ phận mới sau mỗi 80 giây. Tuy nhiên, kỹ thuật này có chi phí ban đầu rất cao vì khuôn yêu cầu gia công CNC với độ chính xác rất cao.

Cuộn dây

Đối với các hình dạng khó hoặc phức tạp, có thể sử dụng máy cuộn dây tóc để chế tạo các bộ phận CFRP bằng cách quấn các sợi xung quanh trục gá hoặc lõi.

Các ứng dụng cho CFRP bao gồm:

Kỹ thuật hàng không vũ trụ

Một chiếc Airbus A350 với tông màu chủ đề bằng sợi carbon . Vật liệu composite được sử dụng rộng rãi trên A350.

Các máy bay Airbus A350 XWB được xây dựng 52% CFRP ^[11] bao gồm xà dọc cánh và các thành phần thân máy bay, vượt qua Boeing 787 Dreamliner , cho máy bay với tỷ lệ trọng lượng cao nhất cho CFRP, đó là 50%. ^[12] Đây là một trong những máy bay thương mại đầu tiên có các cánh kéo làm từ vật liệu tổng hợp. Các máy bay Airbus A380 là một trong những máy bay chở khách thương mại đầu tiên để có một cánh tủ trung tâm làm bằng CFRP; nó là loại đầu tiên có mặt cắt ngang cánh có đường viền trơn tru thay vì cánh được phân chia theo nhịp thành nhiều phần. Mặt cắt liên tục, chảy này tối ưu hóa hiệu quả khí động học. ^{[ cần dẫn nguồn ]} Hơn nữa, mép sau, cùng với vách ngăn phía sau, bộ đệm khí và thân máy bay không điều áp được làm bằng CFRP. ^[13] Tuy nhiên, nhiều sự chậm trễ đã khiến ngày giao hàng của đơn hàng bị lùi lại vì các vấn đề trong quá trình sản xuất các bộ phận này. Nhiều máy bay sử dụng CFRP đã gặp phải tình trạng chậm trễ ngày giao hàng do các quy trình tương đối mới được sử dụng để chế tạo các bộ phận CFRP, trong khi các cấu trúc kim loại đã được nghiên cứu và sử dụng trên khung máy bay trong nhiều năm và các quy trình này tương đối hiểu rõ. Một vấn đề thường xuyên xảy ra là việc theo dõi quá trình lão hóa cấu trúc, trong đó các phương pháp mới liên tục được nghiên cứu, do tính chất đa vật liệu và dị hướng bất thường của CFRP. ^[14]

Năm 1968, một cụm quạt sợi carbon của Hyfil đã được đưa vào sử dụng trên những chiếc Rolls-Royce Conways của Vickers VC10 do BOAC vận hành . ^[15]

Các nhà thiết kế và sản xuất máy bay chuyên nghiệp Scaled Composites đã sử dụng rộng rãi CFRP trong suốt phạm vi thiết kế của họ, bao gồm cả tàu vũ trụ tư nhân có người lái Spaceship One . CFRP được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện không khí siêu nhỏ (MAV) vì tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng cao.

Kỹ thuật ô tô

Citroën SM đã giành chiến thắng cuộc đua Morocco năm 1971 với bánh xe làm bằng sợi carbon

1996 McLaren F1 - thân vỏ bằng sợi carbon đầu tiên

McLaren MP4 (MP4 / 1), chiếc xe F1 đầu tiên bằng sợi carbon.

CFRP được sử dụng rộng rãi trong các cuộc đua ô tô cao cấp. ^[16] Chi phí cao của sợi carbon được giảm thiểu nhờ tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng vượt trội của vật liệu và trọng lượng thấp là điều cần thiết cho các cuộc đua ô tô hiệu suất cao. Các nhà sản xuất xe đua cũng đã phát triển các phương pháp để cung cấp sức mạnh cho các mảnh sợi carbon theo một hướng nhất định, làm cho nó trở nên mạnh mẽ theo hướng chịu tải, nhưng lại yếu theo hướng đặt ít hoặc không tải lên thành viên. Ngược lại, các nhà sản xuất đã phát triển kiểu dệt sợi carbon đa hướng có tác dụng sức mạnh theo mọi hướng. Loại lắp ráp sợi carbon này được sử dụng rộng rãi nhất trong việc lắp ráp khung gầm liền khối "ô tô an toàn" của xe đua hiệu suất cao. Khung xe sợi carbon monocoque đầu tiên được giới thiệu vào Formula One của McLaren trong mùa giải 1981. Nó được thiết kế bởi John Barnard và được sao chép rộng rãi trong các mùa giải tiếp theo bởi các đội F1 khác do độ cứng thêm được cung cấp cho khung gầm của những chiếc xe. ^[17]

Nhiều siêu xe trong vài thập kỷ qua đã kết hợp rộng rãi CFRP vào sản xuất của họ, sử dụng nó cho khung gầm liền khối cũng như các thành phần khác. ^[18] Kể từ năm 1971, Citroën SM đã cung cấp các bánh xe bằng sợi carbon nhẹ tùy chọn. ^{[19] [20]}

Việc sử dụng vật liệu này đã được các nhà sản xuất số lượng lớn áp dụng dễ dàng hơn, những người chủ yếu sử dụng nó để tạo ra các tấm thân xe cho một số xe hơi cao cấp của họ do độ bền của nó được tăng lên và giảm trọng lượng so với loại polyme gia cố bằng kính mà họ sử dụng cho phần lớn các sản phẩm của họ.

Công trình dân dụng

CFRP đã trở thành một vật liệu đáng chú ý trong các ứng dụng kỹ thuật kết cấu . Được nghiên cứu trong bối cảnh học thuật về những lợi ích tiềm năng của nó trong xây dựng, nó cũng đã chứng tỏ bản thân hiệu quả về mặt chi phí trong một số ứng dụng thực địa tăng cường kết cấu bê tông, xây dựng, thép, gang và gỗ. Việc sử dụng nó trong ngành công nghiệp có thể là để trang bị thêm để tăng cường cấu trúc hiện có hoặc như một vật liệu gia cường thay thế (hoặc ứng suất trước) thay vì thép ngay từ đầu của một dự án.

Trang bị thêm đã trở thành việc sử dụng ngày càng phổ biến của vật liệu trong xây dựng dân dụng và các ứng dụng bao gồm tăng khả năng chịu tải của các kết cấu cũ (chẳng hạn như cầu) được thiết kế để chịu tải trọng dịch vụ thấp hơn nhiều so với ngày nay, cải tạo địa chấn và sửa chữa cấu trúc bị hư hỏng. Việc trang bị thêm rất phổ biến trong nhiều trường hợp vì chi phí thay thế cấu trúc bị thiếu hụt có thể vượt quá chi phí tăng cường sử dụng CFRP. ^[21]

Được áp dụng cho các kết cấu bê tông cốt thép chịu uốn, CFRP thường có tác động lớn đến cường độ (tăng gấp đôi hoặc nhiều hơn cường độ của mặt cắt không phải là hiếm), nhưng chỉ làm tăng độ cứng vừa phải (có thể tăng 10%). Điều này là do vật liệu được sử dụng trong ứng dụng này thường rất bền (ví dụ: độ bền kéo tối đa 3000 MPa , gấp hơn 10 lần thép nhẹ) nhưng không đặc biệt cứng (điển hình là 150 đến 250 GPa, ít hơn một chút so với thép). Do đó, chỉ những khu vực có mặt cắt ngang nhỏ của vật liệu được sử dụng. Các khu vực nhỏ có độ bền rất cao nhưng vật liệu có độ cứng vừa phải sẽ làm tăng đáng kể sức mạnh, nhưng không cứng.

CFRP cũng có thể được áp dụng để tăng cường độ bền cắt của bê tông cốt thép bằng cách quấn vải hoặc sợi xung quanh phần cần tăng cường. Bao bọc xung quanh các phần (chẳng hạn như cầu hoặc cột của tòa nhà) cũng có thể nâng cao độ dẻo của phần đó, làm tăng đáng kể khả năng chống sụp đổ khi chịu tải trọng động đất. 'Trang bị thêm địa chấn' như vậy là ứng dụng chính ở các khu vực dễ xảy ra động đất, vì nó kinh tế hơn nhiều so với các phương pháp thay thế.

Nếu một cột là hình tròn (hoặc gần như vậy) thì khả năng tăng dọc trục cũng đạt được bằng cách quấn. Trong ứng dụng này, việc hạn chế lớp bọc CFRP giúp tăng cường độ chịu nén của bê tông. Tuy nhiên, mặc dù sự gia tăng lớn đạt được khi tải trọng sập cuối cùng, bê tông sẽ nứt chỉ khi tải trọng tăng cường nhẹ, có nghĩa là ứng dụng này chỉ thỉnh thoảng được sử dụng. Môđun siêu cao CFRP chuyên dụng (với môđun chịu kéo 420 GPa trở lên) là một trong số ít các phương pháp gia cố dầm gang thực tế. Trong sử dụng điển hình, nó được liên kết với mặt bích chịu kéo của mặt cắt, vừa làm tăng độ cứng của mặt cắt vừa hạ thấp trục trung hòa , do đó làm giảm đáng kể ứng suất kéo tối đa trong gang.

Tại Hoa Kỳ, ống xi lanh bê tông dự ứng lực (PCCP) chiếm phần lớn trong các đường ống dẫn nước. Do đường kính lớn của chúng, sự thất bại của PCCP thường là thảm khốc và ảnh hưởng đến quần thể lớn. Approximately 19,000 miles (31,000 km) of PCCP have been installed between 1940 and 2006. Corrosion in the form of hydrogen embrittlement has been blamed for the gradual deterioration of the pre-stressing wires in many PCCP lines. Trong thập kỷ qua, CFRP đã được sử dụng để điều hành nội bộ PCCP, dẫn đến một hệ thống tăng cường cấu trúc hoàn chỉnh. Bên trong đường PCCP, lớp lót CFRP hoạt động như một rào cản kiểm soát mức độ căng của trụ thép trong đường ống chủ. Lớp lót composite cho phép xi lanh thép hoạt động trong phạm vi đàn hồi của nó, để đảm bảo duy trì hiệu suất lâu dài của đường ống. Thiết kế ống lót CFRP dựa trên khả năng tương thích về sức căng giữa ống lót và đường ống chủ. ^[22]

CFRP là một vật liệu đắt tiền hơn so với các đối tác của nó trong ngành xây dựng, polyme gia cố bằng sợi thủy tinh (GFRP) và polyme gia cố bằng sợi aramid (AFRP), mặc dù CFRP nói chung được coi là có các đặc tính ưu việt. Nhiều nghiên cứu tiếp tục được thực hiện về việc sử dụng CFRP để trang bị thêm và thay thế cho thép làm vật liệu gia cường hoặc ứng suất trước. Chi phí vẫn còn là một vấn đề và câu hỏi về độ bền lâu dài vẫn còn. Một số lo ngại về tính chất giòn của CFRP, trái ngược với độ dẻo của thép. Mặc dù các mã thiết kế đã được soạn thảo bởi các tổ chức như Viện Bê tông Hoa Kỳ, vẫn còn một số do dự trong cộng đồng kỹ sư về việc triển khai các vật liệu thay thế này. Một phần, điều này là do thiếu tiêu chuẩn hóa và bản chất độc quyền của các kết hợp sợi và nhựa trên thị trường.

Vi điện cực sợi carbon

Sợi carbon được sử dụng để chế tạo vi điện cực sợi carbon . Trong ứng dụng này, thường một sợi carbon đơn có đường kính 5–7 μm được bịt kín trong một ống mao dẫn thủy tinh. ^[23] Ở đầu ống mao dẫn hoặc được bịt kín bằng epoxy và đánh bóng để tạo vi điện cực đĩa bằng sợi carbon hoặc sợi được cắt theo chiều dài 75–150 μm để làm điện cực hình trụ bằng sợi carbon. Các vi điện cực sợi carbon được sử dụng trong phép đo ampe hoặc máy đo vôn theo chu kỳ quét nhanh để phát hiện tín hiệu sinh hóa.

Hàng thể thao

Một chiếc xuồng bằng sợi carbon và Kevlar (Placid Boatworks Rapidfire tại Adirondack Canoe Classic )

CFRP hiện được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị thể thao như trong bóng quần, quần vợt và vợt cầu lông, kéo thả diều thể thao , trục mũi tên chất lượng cao, gậy khúc côn cầu, cần câu cá, ván lướt sóng , vây bơi cao cấp và vỏ chèo . Các vận động viên cụt tay như Jonnie Peacock sử dụng lưỡi sợi carbon để chạy. Nó được sử dụng như một tấm lót chân trong một số đôi giày thể thao bóng rổ để giữ cho bàn chân ổn định, thường chạy theo chiều dài của giày ngay trên đế và để hở ở một số khu vực, thường là ở vòm.

Gây tranh cãi, vào năm 2006, vợt cricket với một lớp sợi carbon mỏng ở mặt sau đã được giới thiệu và sử dụng trong các trận đấu cạnh tranh bởi các cầu thủ nổi tiếng như Ricky Ponting và Michael Hussey . Sợi carbon được cho là chỉ để tăng độ bền của những con dơi, nhưng nó đã bị ICC cấm sử dụng trong tất cả các trận đấu hạng nhất vào năm 2007. ^[24]

Khung xe đạp CFRP có trọng lượng nhỏ hơn một loại thép, nhôm hoặc titan có cùng độ bền. Loại và hướng của kiểu dệt sợi carbon có thể được thiết kế để tối đa hóa độ cứng theo các hướng cần thiết. Khung có thể được điều chỉnh để đáp ứng các phong cách cưỡi khác nhau: các sự kiện chạy nước rút yêu cầu khung cứng hơn trong khi các sự kiện sức bền có thể yêu cầu khung linh hoạt hơn để người lái thoải mái hơn trong thời gian dài hơn. ^[25] Sự đa dạng về hình dạng mà nó có thể được chế tạo đã làm tăng thêm độ cứng và cũng cho phép các phần ống khí động học . Các loại phuộc CFRP bao gồm mão và bộ điều khiển phuộc treo, tay lái , cọc yên và tay quay đang trở nên phổ biến hơn trên các loại xe đạp giá trung bình cũng như cao hơn. CFRP vành vẫn đắt nhưng ổn định của họ so với nhôm làm giảm sự cần thiết phải tái đúng một bánh xe và khối lượng giảm làm giảm men quán tính của bánh xe. Các nan hoa CFRP rất hiếm và hầu hết các bánh xe carbon vẫn giữ lại các nan thép không gỉ truyền thống. CFRP cũng xuất hiện ngày càng nhiều trong các thành phần khác như bộ phận derailleur, cần phanh và cần số và thân xe, giá đỡ đĩa xích cassette, liên kết hệ thống treo, rôto phanh đĩa, bàn đạp, đế giày và ray yên xe. Mặc dù mạnh và nhẹ, va đập, tác động quá mạnh hoặc lắp đặt các bộ phận CFRP không đúng cách đã dẫn đến nứt và hỏng hóc, có thể khó hoặc không thể sửa chữa được. ^{[26] [27]}

Các ứng dụng khác

Khả năng chống cháy của polyme và vật liệu tổng hợp nhiệt điện được cải thiện đáng kể nếu một lớp sợi carbon mỏng được đúc gần bề mặt vì một lớp sợi carbon dày đặc phản xạ nhiệt hiệu quả. ^[28]

CFRP đang được sử dụng ngày càng nhiều trong các sản phẩm cao cấp yêu cầu độ cứng và trọng lượng thấp, bao gồm:

• Nhạc cụ, bao gồm cung đàn vĩ cầm; cần đàn, cần đàn (thanh sợi carbon), và bộ phận bảo vệ cần đàn; vỏ trống; người thổi kèn móc túi; và toàn bộ nhạc cụ như đàn cello, vĩ cầm và vĩ cầm bằng sợi carbon của Luis và Clark ; và guitar acoustic và ukuleles của Blackbird Guitars ; cũng như các thành phần âm thanh như bàn xoay và loa.
• Súng sử dụng nó để thay thế một số thành phần kim loại, gỗ và sợi thủy tinh nhưng nhiều bộ phận bên trong vẫn bị giới hạn ở hợp kim kim loại vì nhựa gia cố hiện tại không phù hợp.
• Các thân máy bay không người lái hiệu suất cao và các bộ phận khác của máy bay và phương tiện được điều khiển bằng sóng vô tuyến như cánh quạt máy bay trực thăng.
• Các loại cọc nhẹ như: chân kiềng ba chân, cọc lều, cần câu cá, gậy bi-a, gậy chống và các loại cọc có tầm cao như để lau cửa sổ.
• Nha khoa, trụ sợi carbon được sử dụng trong việc phục hình răng đã điều trị tủy.
• Tàu hỏa có lan can để phục vụ hành khách. Điều này làm giảm trọng lượng lên đến 50% so với đồng bằng kim loại, góp phần tiết kiệm năng lượng. ^[29]
• Vỏ máy tính xách tay và các loại vỏ hiệu suất cao khác.
• Các loại vải dệt thoi carbon. ^{[30] [31]}
• Bắn cung, mũi tên bằng sợi carbon và bu lông, cổ phiếu và đường sắt.
• Là một sợi cho quá trình in mô hình lắng đọng hợp nhất 3D, nhựa được gia cố bằng sợi carbon (polyamide-carbon filament) được sử dụng để sản xuất các công cụ và bộ phận chắc chắn nhưng nhẹ do độ bền và độ dài xé cao của nó. ^[32]
• Cải tạo đường ống cấp nhiệt cấp huyện, sử dụng phương pháp CIPP.

CFRP có tuổi thọ lâu dài khi được bảo vệ khỏi ánh nắng mặt trời. Khi đã đến lúc phân hủy CFRP, chúng không thể bị tan chảy trong không khí như nhiều kim loại. Khi không chứa vinyl (PVC hoặc polyvinyl clorua ) và các polyme halogen hóa khác, CFRP có thể bị phân hủy bằng nhiệt thông qua quá trình khử nhiệt phân trong môi trường không có oxy. Điều này có thể được thực hiện trong nhà máy lọc dầu theo quy trình một bước. Sau đó, có thể thu giữ và tái sử dụng carbon và monome. CFRP cũng có thể được nghiền hoặc cắt nhỏ ở nhiệt độ thấp để thu hồi sợi carbon; tuy nhiên, quá trình này làm ngắn sợi đáng kể. Cũng giống như với giấy chai , các sợi ngắn lại làm cho vật liệu tái chế yếu hơn vật liệu ban đầu. Vẫn còn nhiều ứng dụng công nghiệp không cần đến độ bền của cốt sợi carbon toàn chiều dài. Ví dụ, sợi carbon tái chế cắt nhỏ có thể được sử dụng trong thiết bị điện tử tiêu dùng, chẳng hạn như máy tính xách tay. Nó cung cấp sự gia cố tuyệt vời cho các polyme được sử dụng ngay cả khi nó thiếu tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng của một bộ phận hàng không vũ trụ.

Năm 2009, Zyvex Technologies đã giới thiệu epoxy gia cố bằng ống nano carbon và pregs carbon . ^[33] Polyme gia cố bằng ống nano carbon (CNRP) cứng hơn và cứng hơn nhiều lần so với CFRP và được sử dụng trong Lockheed Martin F-35 Lightning II làm vật liệu cấu trúc cho máy bay. ^[34] CNRP vẫn sử dụng sợi carbon làm chất gia cố chính, ^[35] nhưng chất nền liên kết là một loại epoxy chứa đầy ống nano carbon. ^[36]

• Sợi carbon  - Sợi vật liệu có đường kính khoảng 5–10 μm bao gồm carbon
• Sửa chữa tổng hợp  - Chuẩn bị và ứng dụng bản vá sửa chữa tổng hợp
• Cơ học của các lưỡi chạy của Oscar Pistorius  - Các lưỡi được vận động viên Paralympic Nam Phi Oscar Pistorius sử dụng
• Carbon-carbon gia cố

• Hiệp hội các nhà sản xuất sợi carbon Nhật Bản (tiếng Anh)
• Các kỹ sư thiết kế hệ thống giằng composite cho Hokie bị thương khi chạy lại Cedric Humes
• Bài báo của The New Steel a Chuyến bay năm 1968 về việc công bố sợi carbon
• Sợi carbon - Bài báo trên chuyến bay năm năm đầu tiên năm 1971 về sợi carbon trong lĩnh vực hàng không