Bahan mana yang lebih baik, serat karbon, serat kaca atau aramid?
Perbedaan yang signifikan pada ketiga serat tersebut dapat dilihat ketika densitas ketiga bahan tersebut dibandingkan. Jika Anda membuat 3 sampel dengan ukuran dan berat yang persis sama, akan segera terlihat bahwa serat Kevlar® jauh lebih ringan, diikuti oleh serat karbon, dan serat E-glass menjadi yang terberat.
Oleh karena itu, untuk material komposit dengan berat yang sama, serat karbon atau Kevlar® dapat mencapai kekuatan yang lebih tinggi. Dengan kata lain, struktur apa pun yang membutuhkan kekuatan tertentu yang dibuat dengan serat karbon atau komposit Kevlar® akan lebih kecil atau lebih tipis daripada struktur yang dibuat dengan serat kaca.
Ketika sampel dibuat dan diuji, ditemukan bahwa komposit fiberglass hampir dua kali lebih berat dari laminasi Kevlar® atau serat karbon. Artinya, menggunakan Kevlar® atau serat karbon dapat menghemat banyak berat.
Modulus Young adalah ukuran kekakuan suatu bahan elastis dan merupakan cara untuk menggambarkan suatu bahan. Ini didefinisikan sebagai rasio tegangan uniaksial (dalam satu arah) terhadap regangan uniaksial (deformasi dalam arah yang sama). Modulus Young=tegangan/regangan, yang berarti bahwa bahan dengan modulus Young lebih keras daripada bahan dengan modulus Young lebih rendah.
Serat karbon, Kevlar®, dan fiberglass sangat bervariasi dalam kekakuan. Serat karbon sekitar dua kali lebih kaku dari serat aramid dan lima kali lebih kaku dari serat kaca. Kelemahan dari kekakuan superior serat karbon adalah cenderung lebih rapuh. Ketika gagal, ia cenderung tidak menunjukkan banyak ketegangan atau deformasi.
3. Mudah terbakar dan degradasi termal
Baik Kevlar® dan serat karbon tahan terhadap suhu tinggi, dan keduanya tidak memiliki titik leleh. Kedua bahan tersebut telah digunakan dalam pakaian pelindung dan kain tahan api. Fiberglass pada akhirnya akan meleleh tetapi juga sangat tahan terhadap suhu tinggi. Tentunya penggunaan frosted fiberglass pada bangunan juga meningkatkan ketahanan terhadap api.
Serat karbon dan Kevlar® digunakan untuk membuat selimut atau pakaian pemadam kebakaran atau las pelindung. Sarung tangan kevlar biasa digunakan di industri daging untuk melindungi tangan saat menggunakan pisau. Karena serat jarang digunakan sendiri, ketahanan panas dari matriks (biasanya epoksi) juga penting. Resin epoksi melunak dengan cepat saat terkena panas.
4. Konduktivitas
Serat karbon menghantarkan listrik, tetapi Kevlar® dan fiberglass tidak. Kevlar® digunakan untuk kabel pria di menara transmisi. Meskipun tidak menghantarkan listrik, ia menyerap air, dan air menghantarkan listrik. Oleh karena itu, dalam aplikasi tersebut, lapisan kedap air harus diaplikasikan di atas Kevlar.
Karena serat karbon menghantarkan listrik, korosi galvanik menjadi masalah saat bersentuhan dengan bagian logam lainnya.
5. Degradasi UV
Serat aramid akan terdegradasi di bawah sinar matahari dan lingkungan UV tinggi. Serat karbon atau kaca tidak terlalu sensitif terhadap radiasi UV. Namun, beberapa substrat yang biasa digunakan seperti resin epoksi akan memutih dan kehilangan kekuatannya jika dibiarkan di bawah sinar matahari. Resin poliester dan vinil ester lebih tahan terhadap sinar UV tetapi lebih lemah dari resin epoksi.
6. Anti-kelelahan
Jika suatu bagian berulang kali dibengkokkan dan diluruskan, pada akhirnya akan gagal karena kelelahan. Serat karbon agak sensitif terhadap kelelahan dan cenderung gagal secara serempak, sedangkan Kevlar® lebih tahan terhadap kelelahan. Fiberglass ada di antara keduanya.
7. Ketahanan aus
Kevlar® sangat tahan abrasi, sehingga sulit untuk dipotong. Salah satu penggunaan umum Kevlar® adalah sebagai sarung tangan pelindung di area di mana tangan mungkin terpotong oleh kaca atau di mana pisau tajam digunakan. Serat karbon dan fiberglass kurang tahan.
8. Resistensi kimia
Serat aramid peka terhadap asam kuat, basa kuat, dan zat pengoksidasi tertentu seperti natrium hipoklorit, yang dapat menyebabkan degradasi serat. Pemutih klorin biasa (seperti Clorox®) dan hidrogen peroksida tidak dapat digunakan dengan Kevlar®, pemutih oksigen (seperti natrium perborat) dapat digunakan tanpa merusak serat aramid.
Serat karbon sangat stabil dan tidak sensitif terhadap degradasi kimia. Namun, matriks epoksi akan terdegradasi.
9. Kinerja ikatan matriks
Agar serat karbon, Kevlar®, dan kaca bekerja secara optimal, mereka harus ditahan dalam matriks, biasanya epoksi. Oleh karena itu, kemampuan resin epoksi untuk berikatan dengan berbagai serat sangat penting.
Serat karbon dan kaca mudah menempel pada epoksi, tetapi ikatan serat aramid-epoksi tidak sekuat yang diinginkan, dan berkurangnya daya rekat ini memungkinkan terjadinya penetrasi air. Akibatnya, serat aramid cenderung menyerap air, yang dikombinasikan dengan daya rekat epoksi yang kurang ideal, berarti jika permukaan komposit Kevlar® rusak dan air dapat masuk, maka Kevlar® dapat menyerap kelembapan di sepanjang serat, dan melemahkan material komposit.
