Włókno węglowe, znane również jako włókno grafitowe lub grafit węglowy, wykonane jest z bardzo drobnych włókien węgla pierwiastkowego. Włókno węglowe ma wysoką wytrzymałość na rozciąganie i jest bardzo mocne jak na swój rozmiar. Jest to również bardzo lekki materiał.
Średnica każdego włókna wynosi {{0}} mikronów. Aby dać wyobrażenie o tym, jak mały jest, jeden mikron jest równy 0,0001 mm. Włókno pajęczyny ma średnicę od 3 do 8 mikronów.
Funkcje i zastosowania
Włókno węglowe jest dwa razy twardsze i pięć razy mocniejsze niż stal. Kolejną cechą jest ich wysoki stopień odporności chemicznej, odporność na wysoką temperaturę i niską rozszerzalność cieplną.
Włókno węglowe jest ważnym materiałem inżynieryjnym w produkcji samolotów, pojazdów wyczynowych, sprzętu sportowego i instrumentów muzycznych.
Jak powstaje włókno węglowe
Włókno węglowe jest wykonane z polimerów organicznych. Polimery te składają się z długich ciągów cząsteczek połączonych ze sobą atomami węgla. Około 90% włókna węglowego wytwarza się w procesie poliakrylonitrylu (PAN). Pozostałe 10% wytwarza się w procesie wykorzystującym sztuczny jedwab lub bitum naftowy.
Gazy, ciecze i inne materiały stosowane w procesie produkcyjnym dają określone efekty, właściwości i gatunki włókna węglowego. Najwyższe gatunki włókien węglowych o optymalnych właściwościach modułowych są stosowane w wymagających zastosowaniach, takich jak przemysł lotniczy.
Producenci włókien węglowych różnią się pod względem zestawu wykorzystywanych surowców. Często traktują swoje konkretne przepisy jako tajemnicę handlową.
proces produkcji
Podczas procesu produkcyjnego surowce zwane prekursorami są łączone w długie wiązki włókien. Następnie włókna są tkane w tkaninę. Można je także łączyć z innymi materiałami, nawijać na włókno lub formować w żądany kształt i rozmiar.
Proces produkcyjny jest następujący:
Obracać się. PAN miesza się z innymi składnikami i przędzi na włókna, które następnie myje się i rozciąga.
Ustabilizować. Zmiany chemiczne stabilizujące wiązania.
Zwęglenie. Włókna stabilizujące podgrzewane są do bardzo wysokich temperatur, tworząc ściśle związane kryształy węgla.
Obrób powierzchnię. Powierzchnia włókna jest utleniana w celu poprawy właściwości wiążących.
rozmiar. Włókna są powlekane i nawijane na szpule. Następnie są ładowane na przędzarki, które skręcają włókna w przędzę o różnych rozmiarach.
Włókna można formować w materiały kompozytowe, a nie wplatać je w tkaniny. Aby utworzyć kompozyt, można zastosować ciepło, ciśnienie lub próżnię w celu związania włókien z polimerem z tworzywa sztucznego.
Rzeczy do rozważenia
Produkcja włókna węglowego stoi przed wieloma wyzwaniami, w tym:
Konieczna jest bardziej opłacalna renowacja i renowacja.
Proces obróbki powierzchni musi być dokładnie regulowany, aby uniknąć tworzenia się wżerów, które mogłyby prowadzić do defektów włókien.
Aby zapewnić stałą jakość, wymagana jest ścisła kontrola.
Ze względu na dużą przewodność włókna węglowego w sprzęcie elektrycznym mogą wystąpić wyładowania łukowe i zwarcia.
Kwestie związane ze zdrowiem i bezpieczeństwem, takie jak podrażnienie skóry i problemy z oddychaniem.
