فیبر کربن که به عنوان فیبر گرافیت یا گرافیت کربن نیز شناخته می شود، از رشته های بسیار ریز عنصر کربن ساخته می شود. فیبر کربن استحکام کششی بالایی دارد و نسبت به اندازه خود بسیار قوی است. همچنین یک ماده بسیار سبک است.
قطر هر فیبر {{0}} میکرون است. برای اینکه بدانید چقدر کوچک است، یک میکرون برابر با 0.0001 میلی متر است. قطر یک رشته تار عنکبوت بین 3 تا 8 میکرون است.
ویژگی ها و برنامه های کاربردی
فیبر کربن دو برابر سخت تر و پنج برابر محکم تر از فولاد است. یکی دیگر از ویژگی های آنها درجه مقاومت شیمیایی بالا، مقاومت در برابر دمای بالا و انبساط حرارتی کم است.
فیبر کربن یک ماده مهندسی مهم در ساخت هواپیما، وسایل نقلیه با کارایی بالا، تجهیزات ورزشی و آلات موسیقی است.
فیبر کربن چگونه ساخته می شود
فیبر کربن از پلیمرهای آلی ساخته شده است. این پلیمرها از رشته های طولانی مولکول هایی ساخته شده اند که توسط اتم های کربن به یکدیگر متصل شده اند. حدود 90 درصد فیبر کربن با استفاده از فرآیند پلی اکریلونیتریل (PAN) ساخته می شود. 10 درصد باقیمانده با استفاده از فرآیندهای ریون یا قیر نفتی ساخته می شود.
گازها، مایعات و سایر مواد مورد استفاده در فرآیند تولید، اثرات، کیفیت و درجههای خاصی از فیبر کربن ایجاد میکنند. بالاترین درجات فیبر کربن با خواص مدول بهینه در برنامه های کاربردی مانند صنعت هوافضا استفاده می شود.
تولید کنندگان فیبر کربن در ترکیب مواد اولیه ای که استفاده می کنند متفاوت هستند. آنها اغلب دستور العمل های خاص خود را به عنوان اسرار تجاری در نظر می گیرند.
فرایند ساخت
در طول فرآیند تولید، مواد خام به نام پیش سازها به بسته های فیبر بلند کشیده می شوند. سپس الیاف به صورت پارچه بافته می شود. همچنین میتوان آنها را با مواد دیگر ترکیب کرد، به شکل رشتهای یا به شکل و اندازه دلخواه قالبگیری کرد.
فرآیند تولید به شرح زیر است:
چرخش. PAN با مواد دیگر مخلوط شده و به صورت الیاف چرخیده می شود و سپس شسته و کشیده می شود.
تثبیت کنید. تغییرات شیمیایی برای تثبیت پیوندها.
کربنیزاسیون الیاف تثبیت کننده تا دمای بسیار بالا گرم می شوند و کریستال های کربنی را تشکیل می دهند.
سطح را درمان کنید. سطح الیاف برای بهبود خواص پیوند اکسید می شود.
اندازه گیری الیاف پوشیده شده و روی قرقره ها پیچیده می شوند. سپس روی ماشینهای ریسندگی بارگذاری میشوند که الیاف را به نخهایی با اندازههای مختلف میپیچند.
الیاف را می توان به جای بافته شدن در پارچه، به مواد کامپوزیتی تبدیل کرد. برای تشکیل کامپوزیت می توان از گرما، فشار یا خلاء برای اتصال الیاف به پلیمر پلاستیکی استفاده کرد.
