Bahan manakah yang lebih baik, gentian karbon, gentian kaca atau aramid?
Perbezaan ketara dalam ketiga-tiga gentian tersebut dapat dilihat apabila ketumpatan ketiga-tiga bahan tersebut dibandingkan. Jika anda membuat 3 sampel dengan saiz dan berat yang sama, ia dengan cepat menjadi jelas bahawa gentian Kevlar® jauh lebih ringan, diikuti oleh gentian karbon, dan gentian kaca E adalah yang paling berat.
Oleh itu, untuk berat bahan komposit yang sama, gentian karbon atau Kevlar® boleh mencapai kekuatan yang lebih tinggi. Dalam erti kata lain, sebarang struktur yang memerlukan kekuatan tertentu yang dibuat dengan gentian karbon atau komposit Kevlar® akan menjadi lebih kecil atau lebih nipis daripada struktur yang dibuat dengan gentian kaca.
Apabila sampel dibuat dan diuji, didapati komposit gentian kaca hampir dua kali lebih berat daripada Kevlar® atau lamina gentian karbon. Ini bermakna menggunakan Kevlar® atau gentian karbon boleh menjimatkan banyak berat.
Modulus Young ialah ukuran kekukuhan bahan kenyal dan merupakan cara untuk menerangkan bahan. Ia ditakrifkan sebagai nisbah tegasan uniaksial (dalam satu arah) kepada terikan uniaksial (ubah bentuk dalam arah yang sama). Modulus Young=tegasan/terikan, yang bermaksud bahan yang mempunyai modulus Young yang tinggi adalah lebih keras daripada bahan dengan modulus Young yang lebih rendah.
Gentian karbon, Kevlar® dan gentian kaca berbeza secara meluas dalam kekakuan. Gentian karbon kira-kira dua kali lebih kaku daripada gentian aramid dan lima kali lebih keras daripada gentian kaca. Kelemahan kepada kekakuan unggul gentian karbon ialah ia cenderung menjadi lebih rapuh. Apabila ia gagal, ia cenderung untuk tidak menunjukkan banyak ketegangan atau ubah bentuk.
3. Kemudahbakaran dan degradasi haba
Kedua-dua Kevlar® dan gentian karbon adalah tahan terhadap suhu tinggi, dan kedua-duanya tidak mempunyai takat lebur. Kedua-dua bahan telah digunakan dalam pakaian pelindung dan fabrik tahan api. Gentian kaca akhirnya akan cair tetapi juga sangat tahan terhadap suhu tinggi. Sudah tentu, penggunaan gentian kaca beku dalam bangunan juga meningkatkan ketahanan api.
Gentian karbon dan Kevlar® digunakan untuk membuat selimut atau pakaian pelindung memadam kebakaran atau kimpalan. Sarung tangan Kevlar biasanya digunakan dalam industri daging untuk melindungi tangan apabila menggunakan pisau. Oleh kerana gentian jarang digunakan bersendirian, rintangan haba matriks (biasanya epoksi) juga penting. Resin epoksi melembut dengan cepat apabila terdedah kepada haba.
4. Kekonduksian
Gentian karbon mengalirkan elektrik, tetapi Kevlar® dan gentian kaca tidak. Kevlar® digunakan untuk wayar lelaki di menara penghantaran. Walaupun ia tidak mengalirkan elektrik, ia menyerap air, dan air mengalirkan elektrik. Oleh itu, dalam aplikasi sedemikian, salutan kalis air mesti digunakan di atas Kevlar.
Kerana gentian karbon mengalirkan elektrik, kakisan galvanik menjadi masalah apabila ia bersentuhan dengan bahagian logam lain.
5. Kemerosotan UV
Gentian aramid akan merosot dalam cahaya matahari dan persekitaran UV yang tinggi. Karbon atau gentian kaca tidak begitu sensitif kepada sinaran UV. Walau bagaimanapun, beberapa substrat yang biasa digunakan seperti resin epoksi akan menjadi keputihan dan kehilangan kekuatan jika dibiarkan dalam cahaya matahari. Resin poliester dan vinil ester lebih tahan terhadap sinaran UV tetapi lebih lemah daripada resin epoksi.
6. Anti-keletihan
Jika bahagian itu dibengkokkan dan diluruskan berulang kali, ia akhirnya akan gagal kerana keletihan. Gentian karbon agak sensitif terhadap keletihan dan cenderung gagal secara besar-besaran, manakala Kevlar® lebih tahan terhadap keletihan. Gentian kaca ada di antaranya.
7. Rintangan pakai
Kevlar® sangat tahan lelasan, yang menjadikannya sukar untuk dipotong. Salah satu kegunaan biasa Kevlar® adalah sebagai sarung tangan pelindung di kawasan di mana tangan boleh dipotong oleh kaca atau di mana bilah tajam digunakan. Gentian karbon dan gentian kaca kurang tahan.
8. Rintangan kimia
Gentian aramid sensitif kepada asid kuat, bes kuat dan agen pengoksidaan tertentu seperti natrium hipoklorit, yang boleh menyebabkan degradasi gentian. Peluntur klorin biasa (seperti Clorox®) dan hidrogen peroksida tidak boleh digunakan dengan Kevlar®, peluntur oksigen (seperti natrium perborat) boleh digunakan tanpa merosakkan gentian aramid.
Gentian karbon sangat stabil dan tidak sensitif terhadap degradasi kimia. Walau bagaimanapun, matriks epoksi akan merosot.
9. Prestasi ikatan matriks
Untuk gentian karbon, Kevlar®, dan kaca berfungsi secara optimum, ia mesti disimpan di tempatnya dalam matriks, biasanya epoksi. Oleh itu, keupayaan resin epoksi untuk mengikat bersama dengan pelbagai gentian adalah kritikal.
Kedua-dua gentian karbon dan kaca melekat pada epoksi dengan mudah, tetapi ikatan gentian-epoksi aramid tidak sekuat yang diingini, dan lekatan yang berkurangan ini membolehkan penembusan air berlaku. Akibatnya, gentian aramid cenderung menyerap air, yang digabungkan dengan lekatan yang kurang ideal pada epoksi, bermakna jika permukaan komposit Kevlar® rosak dan air boleh masuk, maka Kevlar® mungkin menyerap kelembapan di sepanjang gentian, dan melemahkan bahan komposit.
