1. خواص اساسی فیبر کربن
فیبر کربن نوع جدیدی از مواد الیافی با استحکام بالا و فیبر مدول بالا با محتوای کربن بیش از 90 درصد است.
- فیبر کربن دارای خواص بسیار عالی مانند استحکام بالا، چگالی کم، مقاومت در برابر حرارت بالا، مقاومت در برابر خوردگی و غیره است که در بسیاری از زمینه ها مانند هوافضا، خودروسازی، تجهیزات ورزشی و غیره کاربرد فراوانی دارد.در زمینه هوافضا به دلیل وزن سبک و استحکام بالا، می تواند وزن هواپیما را کاهش داده و بهره وری سوخت را بهبود بخشد. در تجهیزات ورزشی، مانند دوچرخه های سطح بالا و چوب های گلف، استفاده از فیبر کربن می تواند عملکرد را بهبود بخشد.
2. مشخصات ساختاری و نقطه ذوب فیبر کربن
- ساختار الیاف کربن عمدتاً از عناصر کربنی به شکل میکروکریستال های گرافیت تشکیل شده است. این ساختار فیبر کربن را بسیار پایدار می کند. از دیدگاه پیوندهای شیمیایی، پیوندهای کربن-کربن (پیوندهای CC) در فیبر کربن بسیار قوی هستند.
- نقطه ذوب فیبر کربن بسیار بالاست. تحت فشار معمولی، فیبر کربن به سختی ذوب می شود. این به این دلیل است که برای از بین بردن ساختار پیوند قوی کربن-کربن داخلی آن، انرژی بسیار بالایی مصرف می شود. به طور کلی، هنگامی که دما به سطح معینی افزایش می یابد، فیبر کربن در حضور اکسیژن به جای ذوب شدن مانند فلزات معمولی یا برخی مواد با نقطه ذوب پایین، تحت یک واکنش اکسیداسیون قرار می گیرد. به عنوان مثال، در محیط با دمای بالا در اطراف موتور هواپیما، فیبر کربن ذوب نمی شود، اما ثبات ساختاری خود را حفظ می کند و نقش خود را به عنوان یک ماده تقویت کننده ایفا می کند.
3. عملکرد فیبر کربن در دماهای بالا
- در یک محیط با دمای بالا، فیبر کربن برخی از خواص ویژه را نشان می دهد. علاوه بر مشکل ذکر شده در ذوب، می تواند استحکام خاصی را نیز حفظ کند. این به آن اجازه می دهد تا در محیط های صنعتی با دمای بالا یا نزدیک به بخش های هوافضا با دمای بالا استفاده شود. با این حال، با ادامه افزایش دما، استحکام فیبر کربن به تدریج کاهش می یابد.
- هنگامی که دما تا حد معینی افزایش می یابد (معمولاً حدود 2000-3000 درجه، مقدار مشخص بسته به نوع فیبر کربن و فرآیند تولید متفاوت خواهد بود)، فیبر کربن دستخوش تغییرات ساختاری می شود، مانند افزایش در درجه گرافیتی شدن، اما هنوز ذوب نمی شود. این عملکرد ویژه در دماهای بالا باعث می شود فیبر کربن در زمینه هایی که به مواد مقاوم در برابر دمای بالا نیاز دارند غیر قابل جایگزینی باشد.
