فیبر کربن چیست؟ دسته بندی فیبر کربن چیست؟

محصولات فیبر کربن به طور گسترده در زندگی ما توزیع می شود. فیبر کربن ماده خوبی برای ساخت بسیاری از مایحتاج روزانه است. بنابراین، فیبر کربن چیست؟ ویژگی های فیبر کربن چیست؟ مزایای فیبر کربن در مقایسه با سایر مواد معمولی چیست؟
در واقع، انواع مختلفی از فیبر کربن وجود دارد. بنابراین، دسته بندی فیبر کربن چیست؟ مزایا و ویژگی های دسته های مختلف چیست؟

فیبر کربن چیست؟
فیبر کربن (به اختصار CF) نوع جدیدی از مواد الیافی با استحکام بالا و فیبر مدول بالا با محتوای کربن بیش از 95٪ است. این یک ماده گرافیت میکرو کریستالی است که از کربن کردن و گرافیتی کردن الیاف آلی مانند میکروکریستال های گرافیت پولکی که در امتداد جهت محوری الیاف روی هم چیده شده اند، به دست می آید. فیبر کربن از بیرون نرم و در داخل سخت است. سبکتر از فلز آلومینیوم است، اما استحکام آن بالاتر از فولاد است. دارای ویژگی های مقاومت در برابر خوردگی و مدول بالا است. این یک ماده مهم در دفاع ملی، صنایع نظامی و استفاده غیرنظامی است. این نه تنها دارای ویژگی های ذاتی ذاتی مواد کربنی است، بلکه دارای نرمی و پردازش پذیری الیاف نساجی است. این یک نسل جدید از الیاف تقویت کننده است.
فیبر کربن دارای خواص بسیار عالی است. فیبر کربن دارای استحکام و مدول محوری بالا، چگالی کم، عملکرد ویژه بالا، بدون خزش، مقاومت فوق العاده{1}}در دمای بالا در محیط غیر اکسید کننده، مقاومت در برابر خستگی خوب، گرمای ویژه و هدایت بین غیر{3}}فلز و فلز، ضریب انبساط حرارتی کوچک و ناهمسانگردی، مقاومت در برابر خوردگی{4}} خوب است. رسانایی الکتریکی و حرارتی خوب، محافظ الکترومغناطیسی خوب و غیره در مقایسه با الیاف شیشه سنتی، فیبر کربن مدول یانگ بیش از 3 برابر الیاف شیشه سنتی دارد و در مقایسه با فیبر کولار، مدول یانگ آن حدود 2 برابر الیاف شیشه سنتی است. این نامحلول است و در حلال‌های آلی، اسیدها و قلیاها متورم نمی‌شود و مقاومت در برابر خوردگی فوق‌العاده دارد. دسته بندی فیبر کربن چیست؟ فیبر کربن را می توان به پلی اکریلونیتریل-الیاف کربن مبتنی بر پلی آکریلونیتریل، فیبر کربن 1K-آسفالت لوله ساخته شده{15}}الیاف کربن مبتنی بر ویسکوز{16}}الیاف کربن مبتنی بر ویسکوز، فنول-الیاف کربن بر پایه{18}}{17}}فیبر کربن بر پایه{8} و بخار منبع تقسیم کرد. مواد می‌توان آن را بر اساس عملکرد به-مدل{21}}با قدرت بالا،-مدول متوسط{22}}مدول بالا-استحکام، مدل{24}}بالا{24}}و{25}}مدل{25}}بالا{26}}مدل{25}}بالا{26}}، و به فیلامنت، فیبر{27} کوتاه به رشته تقسیم کرد. با توجه به ویژگی های مکانیکی، می توان آن را به انواع{29}}عمومی و عملکرد بالا{30} تقسیم کرد. قدرت فیبر کربن همه منظوره 1000 مگاپاسکال و مدول آن حدود 100 گیگا پاسکال است. فیبر کربن با کارایی بالا به دو دسته استحکام بالا (استحکام 2000 مگاپاسکال، مدول 250 گیگا پاسکال) و نوع بالا (مدول 300 گیگا پاسکال یا بیشتر) تقسیم می‌شود. استحکام بیشتر از 4000 مگاپاسکال نیز نوع فوق العاده{43}}استحکام بالا نامیده می شود. مدول بیشتر از 450 گیگا پاسکال را مدل فوق{45}می نامند.
با توسعه صنایع هوافضا و هوانوردی، فیبر کربن با استحکام بالا-و{1}}استحکام بالا نیز ظاهر شد، با کشیدگی بیشتر از 2%. بیشترین مورد استفاده فیبر کربن مبتنی بر PAN{4}}پلی اکریلونیتریل است.

بیش از 90 درصد الیاف کربن موجود در بازار عمدتاً از الیاف کربن بر پایه{1} PAN هستند.
از آنجایی که حجاب مرموز فیبر کربن به طور کامل رونمایی نشده است، مردم نمی توانند مستقیماً از کربن یا گرافیت برای ساخت آن استفاده کنند. آنها فقط می توانند از برخی الیاف آلی حاوی کربن- (مانند نایلون، اکریلیک، ابریشم مصنوعی و غیره) به عنوان مواد خام استفاده کنند و الیاف آلی را با رزین های پلاستیکی برای کربن کردن و ساخت الیاف کربن ترکیب کنند.

فیبر کربن مبتنی بر{0}PAN
فرآیند تولید الیاف کربن مبتنی بر{0}PAN عمدتاً شامل دو فرآیند است: تولید پیش‌ساز و کربن‌سازی پیش‌ساز: ابتدا از طریق یک سری فرآیندها مانند پلیمریزاسیون آکریلونیتریل و ریسندگی، آن را به فیبر پلی‌اکریلونیتریل یا پیش‌ساز به نام «مادر» پردازش می‌کنند و این پیش‌سازها برای اکسیداسیون 20 تا 30 درجه اکسیداسیون قرار می‌گیرند. در کوره کربنیزاسیون، کربن سازی و سایر فرآیندها در دمای 1000 تا 2000 درجه سانتیگراد برای ساخت فیبر کربن انجام می شود.

فیبر کربن مبتنی بر{0}}آسفالت
ایالات متحده آسفالت مزوفاز فلز پایه حاوی الیاف کربن مبتنی بر آسفالت نساجی{0}} را اختراع کرد. پس از تثبیت و کربن شدن پیش ساز، استحکام کششی فیبر کربن 3.5G Pa و مدول 252G Pa است. فرانسه الیاف کربن مبتنی بر-آسفالت مزوفاز بسیار رسانا و مقاوم در برابر حرارت- و لهستان روش جدیدی را برای فیبر کربن با پوشش فلزی- توسعه داده است. به عنوان مثال، الیاف کربن مبتنی بر-آسفالت با روکش مس- با روش اختلاط ساخته می‌شود. ابتدا نمک مس با قطران زغال سنگ همسانگرد مخلوط می‌شود، چرخش گریز از مرکز انجام می‌شود، در هوا تثبیت می‌شود و برای بدست آوردن فیبر کربن آلیاژ مس در هیدروژن{11}در دمای بالا درمان می‌شود. ظرفیت تولید فیبر کربن مبتنی بر آسفالت در جهان نسبتاً کوچک است. تحقیق و توسعه داخلی الیاف کربن{15}بر پایه آسفالت زودتر آغاز شد، اما در مقایسه با کشورهای خارجی شکاف بزرگی در توسعه، تولید و کاربرد وجود دارد.
فیبر کربن با توجه به مشخصات محصول به دو دسته تقسیم می شود: درجه هوافضا و گرید صنعتی که به بکسل کوچک و بکسل بزرگ نیز معروف است. فیبر کربن بالاتر از 48K معمولاً فیبر کربن یدک کش بزرگ، از جمله 360K و 480K نامیده می شود. فیبر کربن درجه{5} هوافضا عمدتاً در مراحل اولیه 3K بود و به تدریج به 12K و 24K تبدیل شد. این عمدتا در صنایع دفاع ملی و نظامی و فن آوری بالا و همچنین محصولات ورزشی و تفریحی مانند هواپیما، موشک، موشک، ماهواره، میله ماهیگیری، باشگاه و راکت استفاده می شود. الیاف کربن درجه{11}}صنعتی در صنایع مختلف غیرنظامی از جمله: نساجی، پزشکی و بهداشت، الکترومکانیک، مهندسی عمران، حمل و نقل و انرژی استفاده می شود.
,