Οι ίνες άνθρακα είναι νηματώδη σύνθετα που αποτελούνται από περισσότερο από 90% άνθρακα και νημάτια από 5 έως 15 μm σε διάμετρο. Ένα σύνθετο υλικό σχηματίζεται ενώνοντας ορισμένα μη διαλυτά υλικά μαζί για να σχηματίσει ένα προϊόν καλύτερης ποιότητας από τα πρωτότυπα. Οι ίνες ενώνονται μεταξύ τους από ένα πολυμερές που ονομάζεται μήτρα (ρητίνη), που λειτουργεί ως ένα είδος κόλλας, το οποίο συνδέει τις ίνες με τη μορφή νημάτων, δίνει σχήμα στο υλικό και κατανέμει τη δύναμη μέσα στο σετ.
Σύγκριση των μαλλιών (από πάνω αριστερά προς τα κάτω δεξιά) με ανθρακονήματα[1]
Η κατασκευή ινών άνθρακα πραγματοποιείται συνήθως μέσω του πυρόλυση ελεγχόμενες πλαστικές ίνες, δηλαδή, αυτές οι ίνες υποβάλλονται σε υψηλές θερμοκρασίες (πάνω από 800 ºC), και αυτό το υλικό αποσυντίθεται και μετατρέπεται σε στερεό ανθρακούχο υλικό. Το υλικό που χρησιμοποιείται σήμερα για την παραγωγή ινών άνθρακα είναι το πολυακρυλονιτρίλιο (ΤΗΓΑΝΙ, επίσης λέγεται Ορλόν,ακρυλικό και Ντάρλον), ένα πολυμερές προσθήκης που σχηματίζεται από διαδοχικές προσθήκες μονομερών ακρυλονιτριλίου:
Οι ίνες άνθρακα μπορούν επίσης να παραχθούν με την πυρόλυση του πίσσα ή από τεχνητό μετάξι.
Ο πρώτος που σκόπιμα παράγει νήματα άνθρακα ήταν Τόμας Έντισον, το 1878, μέσω της πυρόλυσης του βαμβακιού, για χρήση σε νήματα λαμπτήρα πυρακτώσεως. Ωστόσο, η παραγωγή εμπορικών ινών άνθρακα ξεκίνησε μόνο το 1950, και έκτοτε έχει γίνει μεγάλη έρευνα για τη βελτίωση της ποιότητας αυτού του υλικού.
Μην σταματάς τώρα... Υπάρχουν περισσότερα μετά τη διαφήμιση.)
Μεταξύ των κύριων ιδιοτήτων των ινών άνθρακα είναι: υψηλή αντοχή σε εφελκυσμό, συντελεστής ελαστικότητας εξαιρετικά υψηλή, χαμηλή ειδική μάζα, καλή ηλεκτρική και θερμική αντίσταση, καθώς και χημική αδράνεια, εκτός από το οξείδωση.
Δεδομένου ότι είναι τόσο ισχυρή και ταυτόχρονα ελαφριά, οι ίνες άνθρακα είναι ένα ευέλικτο υλικό με ευρεία εφαρμογή, που χρησιμοποιείται ευρέως στην κατασκευή διαστημικών σκαφών, σε δομικά στοιχεία που υπόκεινται σε υψηλές θερμοκρασίες, όπως εξαρτήματα αεροσκαφών και πυραύλων, στην αυτοκινητοβιομηχανία, σε εξοπλισμό που χρησιμοποιείται σε ηλεκτροαναλυτικές τεχνικές, σε ανταλλακτικά ποδηλάτων, καθώς και σε καταναλωτικά αγαθά, όπως κινητά τηλέφωνα, παπούτσια, έπιπλα, οικιακές συσκευές, ιατρικά, αθλητικά και ΟΔΟΝΤΙΑΤΡΙΚΗ ΦΡΟΝΤΙΔΑ.
Υπάρχουν περισσότεροι από 100 διαφορετικοί τύποι ινών άνθρακα, και για κάθε εφαρμογή, πρέπει να επιλέξετε τον πιο βολικό, ανάλογα με τις ιδιότητές του. Δυστυχώς, η Βραζιλία παράγει πολύ λίγο από αυτό το σύνθετο, οι χώρες που κυριαρχούν περισσότερο στον τομέα αυτό είναι η Ιαπωνία και η Γερμανία.
* Συντελεστές για τις εικόνες:
[1]: Η εικόνα λήφθηκε από: Wikimedia Commons;
[2]: Συγγραφέας: Τζόρνταν Ταν /Fonte:Shutterstock.com
Από την Jennifer Fogaça
Αποφοίτησε στη Χημεία
Θα θέλατε να αναφέρετε αυτό το κείμενο σε σχολείο ή ακαδημαϊκό έργο; Κοίτα:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Ινα άνθρακα"; Σχολείο της Βραζιλίας. Διαθέσιμο σε: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-carbono.htm. Πρόσβαση στις 27 Ιουνίου 2021.
