Uhlíkové vlákno, také známé jako grafitové vlákno nebo uhlíkový grafit, je vyrobeno z velmi jemných vláken prvku uhlíku. Uhlíkové vlákno má vysokou pevnost v tahu a je velmi pevné na svou velikost. Je to také velmi lehký materiál.
Průměr každého vlákna je {{0}} mikronů. Pro představu, jak je malý, jeden mikron se rovná 0,0001 mm. Vlákno pavučiny má průměr mezi 3 a 8 mikrony.
Funkce a aplikace
Uhlíkové vlákno je dvakrát tvrdší a pětkrát pevnější než ocel. Další vlastností je jejich vysoký stupeň chemické odolnosti, vysoká teplotní odolnost a nízká tepelná roztažnost.
Uhlíkové vlákno je důležitým inženýrským materiálem při výrobě letadel, vysoce výkonných vozidel, sportovního vybavení a hudebních nástrojů.
Jak se vyrábí uhlíkové vlákno
Uhlíkové vlákno je vyrobeno z organických polymerů. Tyto polymery se skládají z dlouhých řetězců molekul spojených dohromady atomy uhlíku. Asi 90 % uhlíkových vláken je vyrobeno procesem polyakrylonitrilu (PAN). Zbývajících 10 % se vyrábí za použití umělého hedvábí nebo ropných bitumenů.
Plyny, kapaliny a další materiály používané ve výrobním procesu vytvářejí určité efekty, kvality a třídy uhlíkových vláken. Nejvyšší třídy uhlíkových vláken s optimálními modulovými vlastnostmi se používají v náročných aplikacích, jako je letecký průmysl.
Výrobci uhlíkových vláken se liší ve směsi surovin, které používají. Se svými konkrétními recepturami často zacházejí jako s obchodním tajemstvím.
výrobní proces
Během výrobního procesu jsou suroviny zvané prekurzory taženy do svazků dlouhých vláken. Vlákna jsou pak vetkána do tkaniny. Mohou být také kombinovány s jinými materiály, navíjeny nebo tvarovány do požadovaného tvaru a velikosti.
Výrobní proces je následující:
Točit se. PAN se smíchá s ostatními přísadami a spřádá se do vláken, která se pak perou a natahují.
Stabilizovat. Chemické změny ke stabilizaci vazeb.
Karbonizace. Stabilizační vlákna se zahřívají na velmi vysoké teploty a vytvářejí pevně spojené uhlíkové krystaly.
Ošetřete povrch. Povrch vlákna je oxidován pro zlepšení lepicích vlastností.
dimenzování. Vlákna jsou potažena a navinuta na cívky. Poté jsou naloženy na spřádací stroje, které vlákna stočí do přízí různých velikostí.
Vlákna mohou být tvarována do kompozitních materiálů spíše než tkaná do tkanin. K vytvoření kompozitu lze použít teplo, tlak nebo vakuum pro spojení vláken s plastovým polymerem.
Věci ke zvážení
Výroba uhlíkových vláken čelí mnoha výzvám, včetně:
Je zapotřebí nákladově efektivnější restaurování a restaurování.
Proces povrchové úpravy musí být pečlivě regulován, aby se zabránilo tvorbě důlků, které by mohly vést k defektům vláken.
Pro zajištění stálé kvality je nutná přísná kontrola.
Díky silné vodivosti uhlíkových vláken může v elektrických zařízeních docházet k jiskření a zkratům.
Zdravotní a bezpečnostní problémy, jako je podráždění kůže a dýchací potíže.
