1. Osnovne lastnosti ogljikovih vlaken
Ogljikova vlakna so nova vrsta vlaknastega materiala z visoko trdnostjo in visokim modulom vlaken z vsebnostjo ogljika več kot 90 %.
- Ogljikova vlakna imajo številne odlične lastnosti, kot so visoka trdnost, nizka gostota, odpornost na visoke temperature, odpornost proti koroziji itd. Široko se uporabljajo na številnih področjih, kot so vesoljska industrija, proizvodnja avtomobilov, športna oprema itd. Na področju letalstva, zaradi majhne teže in visoke trdnosti lahko zmanjša težo letala in izboljša učinkovitost goriva. V športni opremi, kot so vrhunska kolesa in palice za golf, lahko uporaba ogljikovih vlaken izboljša zmogljivost.
2. Strukturne značilnosti in tališče ogljikovih vlaken
- Struktura ogljikovih vlaken je v glavnem sestavljena iz ogljikovih elementov v obliki mikrokristalov grafita. Ta struktura naredi karbonska vlakna zelo stabilna. Z vidika kemijskih vezi so vezi ogljik-ogljik (CC vezi) v ogljikovih vlaknih zelo močne.
- Tališče ogljikovih vlaken je zelo visoko. Pod normalnim pritiskom se ogljikova vlakna komaj stopijo. To je zato, ker je za uničenje njegove notranje močne strukture vezi ogljik-ogljik potrebna izjemno velika energija. Na splošno, ko se temperatura dvigne na določeno raven, bodo ogljikova vlakna podvržena oksidacijski reakciji v prisotnosti kisika, namesto da bi se stopila kot običajne kovine ali nekateri materiali z nizkim tališčem. Na primer, v visokotemperaturnem okolju okoli letalskega motorja se ogljikova vlakna ne stopijo, ampak bodo ohranila svojo strukturno stabilnost in igrala vlogo ojačitvenega materiala.
3. Delovanje ogljikovih vlaken pri visokih temperaturah
- V okolju z visoko temperaturo bodo ogljikova vlakna pokazala nekaj posebnih lastnosti. Poleg zgoraj omenjenih težav pri taljenju lahko ohrani tudi določeno trdnost. To omogoča uporabo v visokotemperaturnih industrijskih okoljih ali v bližini visokotemperaturnih delov letalstva. Ker pa temperatura še naprej narašča, se bo moč ogljikovih vlaken postopoma zmanjševala.
- Ko se temperatura dvigne na določeno raven (običajno okoli 2000-3000 stopinj, se specifična vrednost razlikuje glede na vrsto ogljikovih vlaken in proizvodni proces), bodo ogljikova vlakna podvržena strukturnim spremembam, kot je povečanje stopnjo grafitizacije, vendar se še vedno ne stopi. Ta posebna zmogljivost pri visokih temperaturah naredi ogljikova vlakna nenadomestljiva na področjih, kjer so potrebni materiali, odporni na visoke temperature.
