Ogljikova vlakna, znana tudi kot grafitna vlakna ali ogljikov grafit, so izdelana iz zelo finih filamentov elementa ogljika. Ogljikova vlakna imajo visoko natezno trdnost in so zelo močna za svojo velikost. Je tudi zelo lahek material.
Premer vsakega vlakna je {{0}} mikronov. Da bi si predstavljali, kako majhen je, je en mikron enak 0,0001 mm. Premer filamenta pajkove mreže je od 3 do 8 mikronov.
Lastnosti in aplikacije
Ogljikova vlakna so dvakrat trša in petkrat močnejša od jekla. Druga značilnost je njihova visoka stopnja kemične odpornosti, odpornosti na visoke temperature in majhnega toplotnega raztezanja.
Ogljikova vlakna so pomemben inženirski material pri izdelavi letal, visoko zmogljivih vozil, športne opreme in glasbil.
Kako nastanejo ogljikova vlakna
Ogljikova vlakna so narejena iz organskih polimerov. Ti polimeri so sestavljeni iz dolgih nizov molekul, povezanih z ogljikovimi atomi. Približno 90 % ogljikovih vlaken je izdelanih po postopku poliakrilonitrila (PAN). Preostalih 10 % je izdelanih s postopki iz rajona ali naftnega bitumna.
Plini, tekočine in drugi materiali, uporabljeni v proizvodnem procesu, proizvajajo določene učinke, kakovosti in stopnje ogljikovih vlaken. Najvišje stopnje ogljikovih vlaken z optimalnimi lastnostmi modula se uporabljajo v zahtevnih aplikacijah, kot je letalska in vesoljska industrija.
Proizvajalci ogljikovih vlaken se razlikujejo po mešanici surovin, ki jih uporabljajo. Svoje specifične recepte pogosto obravnavajo kot poslovno skrivnost.
proizvodni proces
Med proizvodnim procesom se surovine, imenovane predhodne sestavine, vlečejo v dolge snope vlaken. Vlakna se nato vtkajo v tkanino. Prav tako jih je mogoče kombinirati z drugimi materiali, naviti v nitke ali oblikovati v želeno obliko in velikost.
Postopek izdelave je naslednji:
Zasukaj. PAN zmešajo z drugimi sestavinami in spredejo v vlakna, ki jih nato operejo in raztegnejo.
Stabiliziraj se. Kemijske spremembe za stabilizacijo vezi.
Karbonizacija. Stabilizacijska vlakna se segrejejo na zelo visoke temperature in tvorijo tesno povezane ogljikove kristale.
Obdelajte površino. Površina vlaken je oksidirana za izboljšanje lastnosti lepljenja.
dimenzioniranje. Vlakna so prevlečena in navita na kolute. Nato jih naložijo na predilne stroje, ki vlakna zvijejo v prejo različnih velikosti.
Vlakna je mogoče oblikovati v kompozitne materiale namesto vtkati v tkanine. Za oblikovanje kompozita lahko uporabimo toploto, tlak ali vakuum za povezovanje vlaken s plastičnim polimerom.
