ألياف الكربون عبارة عن مركبات خيطية تتكون من أكثر من 90٪ كربون وخيوط بقطر من 5 إلى 15 ميكرومتر. يتكون المركب من خلال ضم بعض المواد غير القابلة للذوبان معًا لتشكيل منتج ذي جودة أفضل من المنتجات الأصلية. يتم ربط الألياف معًا بواسطة بوليمر يسمى مصفوفة (راتنج)، الذي يعمل كنوع من الغراء ، الذي يربط الألياف على شكل خيوط ، ويعطي شكلًا للمادة ويوزع القوة داخل المجموعة.
مقارنة الشعر (من أعلى اليسار إلى أسفل اليمين) بألياف الكربون[1]
عادة ما يتم تصنيع ألياف الكربون من خلال الانحلال الحراري الألياف البلاستيكية الخاضعة للرقابة ، أي أن هذه الألياف تخضع لدرجات حرارة عالية (فوق 800 درجة مئوية) ، وتتحلل هذه المادة وتحويلها إلى مادة كربونية صلبة. أكثر المواد المستخدمة حاليًا لإنتاج ألياف الكربون هي بولي أكريلونيتريل (حرمان، وتسمى أيضا أورلون,أكريليك و دارلون) ، بوليمر إضافي يتكون من الإضافات المتتالية لمونومرات الأكريلونيتريل:
يمكن أيضًا إنتاج ألياف الكربون عن طريق الانحلال الحراري لـ قطران او من رايون.
كان أول من أنتج شعيرات الكربون عن عمد توماس أديسون، في عام 1878 ، من خلال الانحلال الحراري للقطن ، لاستخدامه في خيوط المصابيح المتوهجة. ومع ذلك ، بدأ إنتاج ألياف الكربون التجارية فقط في عام 1950 ، ومنذ ذلك الحين تم إجراء الكثير من الأبحاث لتحسين جودة هذه المواد.
من بين الخصائص الرئيسية لألياف الكربون: مقاومة الشد العالية ، معامل المرونة عالية للغاية ، كتلة محددة منخفضة ، مقاومة كهربائية وحرارية جيدة ، وكذلك خمول كيميائي ، باستثناء أكسدة.
نظرًا لأنها قوية جدًا وخفيفة في نفس الوقت ، فإن ألياف الكربون هي مادة متعددة الاستخدامات ذات تطبيقات واسعة ، وتستخدم على نطاق واسع في صناعة المركبات الفضائية ، في المكونات الهيكلية المعرضة لدرجات حرارة عالية ، مثل مكونات توربينات الطائرات والصواريخ ، في صناعة السيارات ، في المعدات المستخدمة في تقنيات التحليل الكهربائي ، في أجزاء الدراجات ، وكذلك في السلع الاستهلاكية ، مثل الهواتف المحمولة ، والأحذية ، والأثاث ، والأجهزة المنزلية ، والطبية ، والرياضية و العناية بالأسنان.
يوجد أكثر من 100 نوع مختلف من ألياف الكربون ، ولكل تطبيق ، يجب اختيار النوع الأكثر ملاءمة ، وفقًا لخصائصه. لسوء الحظ ، تنتج البرازيل القليل جدًا من هذا المركب ، والبلدان الأكثر سيطرة في هذا المجال هي اليابان وألمانيا.
* قروض للصور:
[1]: صورة مأخوذة من: ويكيميديا كومنز;
[2]: المؤلف: جوردان تان /Fonte:موقع Shutterstock.com
بقلم جينيفر فوغاسا
تخرج في الكيمياء
