Włókno węglowe i włókno szklane to oba kompozyty — włókna osadzone w matrycy żywicznej — i oba są szeroko stosowane ze względu na wytrzymałość, małą masę i odporność na korozję. Różnią się jednak pod kilkoma istotnymi względami. Oto jak wypadają pod względem faktury, wytrzymałości, sztywności, masy, rozszerzalności cieplnej i kosztu.
Faktura
Włókno węglowe ma gładką, błyszczącą powierzchnię z charakterystycznym splotem — nowoczesny, elegancki wygląd. Włókno szklane ma dla porównania bardziej szorstką, matową powierzchnię z losową lub jednokierunkową orientacją włókien, co daje mniej dopracowany wygląd.
Wytrzymałość
Wytrzymałość to miara odporności materiału na zerwanie przy rozciąganiu lub ściskaniu. Włókno węglowe jest nieco mocniejsze od włókna szklanego i w niektórych zastosowaniach może zastępować metal — węglowe włókno klasy przemysłowej jest o ponad 20% mocniejsze od wysokiej jakości włókna szklanego, przy około dwukrotnie wyższym stosunku wytrzymałości do masy. Włókno szklane nie dorównuje tej wytrzymałości na rozciąganie, ale ma znacznie niższy moduł rozciągania, co pozwala mu się uginać i pochłaniać większe odkształcenia przed zerwaniem.
Sztywność
Sztywność to miara odporności na odkształcenie pod wpływem naprężeń. Włókno węglowe jest wyraźnie mniej elastyczne niż szklane, co czyni je lepszym tam, gdzie liczy się sztywność — na przykład w elementach mechanicznych. Jego moduł rozciągania jest około 4 razy wyższy niż włókna szklanego. Tam, gdzie elastyczność jest ważniejsza niż sztywność, włókno szklane jest zazwyczaj lepszym wyborem.
Masa
Oba materiały są niezwykle lekkie w porównaniu z metalami takimi jak stal czy aluminium, dlatego oba są intensywnie stosowane w dziedzinach wrażliwych na masę, takich jak lotnictwo i sporty wyścigowe. Włókno węglowe zazwyczaj waży o około 15% mniej niż włókno szklane o porównywalnej wytrzymałości.
Rozszerzalność cieplna
Rozszerzalność cieplna opisuje, jak materiał zmienia rozmiar lub kształt wraz z temperaturą. Włókno węglowe w najczystszej postaci ma ujemny współczynnik rozszerzalności cieplnej — w rzeczywistości lekko rozszerza się na zimnie — ale jego matryca żywiczna ma współczynnik dodatni, i oba w dużej mierze się znoszą, pozostawiając współczynnik ogólny bliski zeru. Oznacza to, że elementy z włókna węglowego nie kurczą się na zimnie tak, jak czasem robi to włókno szklane. Tam, gdzie ekstremalne ciepło lub zimno sprawia, że rozszerzalność cieplna jest realnym problemem, włókno węglowe zazwyczaj jest bezpieczniejszym wyborem.
Koszt
Włókno węglowe kosztuje więcej niż włókno szklane, co wynika z wyższych kosztów produkcji i bardziej ograniczonej dostępności — ceny różnią się w zależności od rodzaju, jakości i źródła. Włókno szklane jest tańsze i szerzej dostępne, co czyni je bardziej dostępną opcją w wielu zastosowaniach.
Podsumowanie
Zarówno włókno węglowe, jak i szklane to doskonałe kompozyty, oferujące wysoką wytrzymałość, małą masę i odporność na korozję — ale różnią się znacząco fakturą, wytrzymałością, sztywnością, masą, zachowaniem cieplnym i kosztem. W zależności od konkretnych potrzeb Państwa projektu jeden może wyraźnie przewyższać drugi, albo sensowne może być połączenie obu. Tak czy inaczej oba pozostają wśród najbardziej wydajnych materiałów dostępnych dziś.