Carbonfasern sind Faserverbundwerkstoffe, die zu mehr als 90 % aus Kohlenstoff und Filamenten von 5 bis 15 µm Durchmesser bestehen. Ein Verbundstoff wird gebildet, indem bestimmte nicht lösliche Materialien miteinander verbunden werden, um ein qualitativ besseres Produkt als die Originale zu bilden. Die Fasern sind durch ein Polymer namens. miteinander verbunden Matrix (Harz), das als eine Art Kleber wirkt, der die Fasern in Form von Fäden verbindet, dem Material Form verleiht und die Kraft im Set verteilt.
Vergleich Haare (von links oben nach rechts unten) mit Kohlefaser[1]
Die Herstellung von Carbonfasern erfolgt in der Regel durch die Pyrolyse kontrollierte Kunststofffasern, dh diese Fasern werden hohen Temperaturen (über 800 ºC) ausgesetzt, und dieses Material wird zersetzt und in ein festes kohlenstoffhaltiges Material umgewandelt. Das derzeit am häufigsten verwendete Material zur Herstellung von Carbonfasern ist das Polyacrylnitril (PFANNE, auch genannt orlon,Acryl- und Liebling), ein Additionspolymer, das durch aufeinander folgende Zugaben von Acrylnitrilmonomeren gebildet wird:
Kohlefasern können auch durch Pyrolyse von Teer oder von Rayon.
Der erste, der absichtlich Carbonfilamente produzierte, war Thomas Edison, 1878, durch die Pyrolyse von Baumwolle, um in Glühlampenglühfäden verwendet zu werden. Die Produktion kommerzieller Carbonfasern begann jedoch erst 1950, und seitdem wurde viel geforscht, um die Qualität dieses Materials zu verbessern.
Zu den Haupteigenschaften von Carbonfasern zählen: hohe Zugfestigkeit, Elastizitätsmodul extrem hohe, niedrige spezifische Masse, gute elektrische und thermische Beständigkeit sowie chemische Inertheit, außer Oxidation.
Da es gleichzeitig so stark und leicht ist, sind Kohlefasern ein vielseitiges Material mit breiter Anwendung, das bei der Herstellung von Raumfahrzeugen weit verbreitet ist. in hochtemperaturbeanspruchten Strukturbauteilen, wie z elektroanalytischen Techniken, in Fahrradteilen sowie in Konsumgütern wie Handys, Schuhe, Möbel, Haushaltsgeräte, Medizin, Sport und Zahnpflege.
Es gibt mehr als 100 verschiedene Arten von Kohlefasern, und Sie müssen für jede Anwendung die geeignetste auswählen, die ihren Eigenschaften entspricht. Leider produziert Brasilien sehr wenig von diesem Verbundstoff, die Länder, die in diesem Bereich am stärksten dominieren, sind Japan und Deutschland.
* Credits für die Bilder:
[1]: Bild entnommen aus: Wikimedia Commons;
[2]: Autor: Jordan Tan /Fonte:Shutterstock.com
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie