Угљична влакна су неоргански полимерни влакнасти материјал са садржајем угљеника од преко 90%, који се одликује високом чврстоћом и високим модулом. Ево детаљног увода о томе:
Основне карактеристике
- Лагана и висока чврстоћа: Густина је само 1/4 челика и 3/5 алуминијума, али је његова снага 7-9 пута већа од челика и 4 пута већа од легуре алуминијума. Специфична чврстоћа и модул су међу најбољима у инжењерским материјалима.
- Отпорност на високе температуре: Може да издржи температуре од 2000 степени у инертном окружењу, много веће од челика (који се топи на 1500 степени) и стакла (које омекшава на 600 степени).
- Отпорност на корозију: Има добру отпорност на киселине, алкалије и органске раствараче и није склона старењу или хабању.
- Анизотропија: Чврстоћа и модул су изузетно високи дуж правца осе влакана, док је радијална чврстоћа релативно слаба. Радијалну силу треба избегавати.
Структура и састав
Формира се слагањем микрокристала -попут графита дуж осе влакана, формирајући микрокристалну графитну структуру. Атоми угљеника су блиско комбиновани кроз ковалентне везе, са високом енергијом везе, што му даје високу чврстоћу и стабилност.
Класификација и примена
- По броју филамената: дели се на мале филаменте (унутар 24к) и велике филаменте (изнад 48к). Мали филаменти имају боље перформансе и користе се у ваздухопловству; велики филаменти имају нижу цену и широко се примењују у областима као што су аутомобили и спортска опрема.
- По примени: може се класификовати у ваздухопловство (висока чврстоћа и висок модул) и индустријску класу (општи тип). Први се користи у националној одбрамбеној и војној индустрији, док се други користи у цивилној индустрији.
- Типичне примене: ваздухопловство (као што је труп авиона, ракетне компоненте), производња аутомобила (помагање каросерије аутомобила), спортска опрема (бицикли, рекети), нова енергија (лопатице за производњу енергије ветра) итд.
Процес припреме
Користећи полиакрилонитрилна (ПАН) влакна као сировину, она се обрађује пре-оксидацијом, карбонизацијом и графитизацијом у условима високе{1}}температуре. Процес је сложен и захтева строгу контролу температуре и атмосфере како би се обезбедиле перформансе влакана.
Предности и ограничења
- Предности: Лагана, висока чврстоћа, отпорност на високе температуре, отпорност на корозију. То је идеалан материјал за постизање „смањења тежине без жртвовања квалитета“ у транспортним возилима.
- Ограничења: Високи трошкови производње, склони ломљењу када се користе директно, обично захтевају мешање са смолама, металима, итд. да би се користили као композитни материјал.
Карбонска влакна су позната као "краљ нових материјала" и "црно злато". Заузима незаменљиву позицију у врхунској{1}}производњи. У будућности, са технолошким напретком и смањењем трошкова, обим његове примене ће се даље ширити.
