1. Základní vlastnosti uhlíkových vláken
Karbonové vlákno je nový typ vláknitého materiálu s vysokou pevností a vysokým modulem vlákna s obsahem uhlíku více než 90 %.
- Uhlíkové vlákno má mnoho vynikajících vlastností, jako je vysoká pevnost, nízká hustota, odolnost vůči vysokým teplotám, odolnost proti korozi atd. Je široce používáno v mnoha oborech, jako je letecký průmysl, výroba automobilů, sportovní vybavení atd. V oblasti letectví a kosmonautiky díky své nízké hmotnosti a vysoké pevnosti může snížit hmotnost letadla a zlepšit spotřebu paliva. Ve sportovním vybavení, jako jsou špičková kola a golfové hole, může použití uhlíkových vláken zlepšit výkon.
2. Strukturní charakteristiky a bod tání uhlíkových vláken
- Struktura uhlíkových vláken je složena převážně z uhlíkových prvků ve formě mikrokrystalů grafitu. Díky této struktuře je karbonové vlákno velmi stabilní. Z hlediska chemických vazeb jsou vazby uhlík-uhlík (CC vazby) v uhlíkových vláknech velmi silné.
- Bod tání uhlíkových vláken je velmi vysoký. Za normálního tlaku se karbonové vlákno téměř neroztaví. Je to proto, že ke zničení jeho vnitřní struktury silné vazby uhlík-uhlík je potřeba extrémně vysoká energie. Obecně řečeno, když teplota stoupne na určitou úroveň, uhlíkové vlákno podstoupí oxidační reakci v přítomnosti kyslíku, spíše než se roztaví jako běžné kovy nebo některé materiály s nízkou teplotou tání. Například ve vysokoteplotním prostředí kolem leteckého motoru se uhlíkové vlákno neroztaví, ale zachová si strukturální stabilitu a bude hrát svou roli jako vyztužující materiál.
3. Výkon uhlíkových vláken při vysokých teplotách
- V prostředí s vysokou teplotou budou uhlíková vlákna vykazovat některé speciální vlastnosti. Kromě výše zmíněné obtížnosti tavení dokáže udržet i určitou pevnost. To umožňuje jeho použití ve vysokoteplotních průmyslových prostředích nebo v blízkosti vysokoteplotních částí letectví a kosmonautiky. S dalším zvyšováním teploty však bude pevnost uhlíkových vláken postupně klesat.
- Když teplota stoupne na určitou úroveň (obvykle kolem 2000-3000 stupně, konkrétní hodnota se bude lišit v závislosti na typu uhlíkového vlákna a výrobním procesu), uhlíkové vlákno projde strukturálními změnami, jako je zvýšení stupeň grafitizace, ale stále se neroztaví. Díky tomuto speciálnímu výkonu při vysokých teplotách jsou uhlíková vlákna nenahraditelná v oblastech, které vyžadují materiály odolné vysokým teplotám.
