Ινα άνθρακα. Κατασκευή και ιδιότητες ανθρακονήματος

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 μαζί με 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
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:

Πολυμερισμός ακρυλονιτριλίου σε πολυακρυλονιτρίλιο

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 πυράκτωση λαμπτήρων. Ωστόσο, η παραγωγή εμπορικών ινών άνθρακα ξεκίνησε μόνο το 1950, και έκτοτε έχει γίνει μεγάλη έρευνα για τη βελτίωση της ποιότητας αυτού του υλικού.

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.

Υλικά κατασκευασμένα από ίνες άνθρακα

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 σε αυτόν τον τομέα 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

4 συμπεριφορές στην κυκλοφορία μπορεί να προκαλέσουν πρόστιμα

Η οδήγηση φαίνεται να είναι μια πολύ απλή πρακτική για πολλούς ανθρώπους, ωστόσο, είναι σημαντικό...

read more

Ο τρόμος της Βραζιλίας είναι από τους πιο βίαιους και υπάρχει στο Netflix

Τι θα λέγατε να συνθέσετε τη λίστα με τις ταινίες για τον μαραθώνιο για το Halloween, τον Οκτώβρι...

read more

Η NASA αναζητά εθελοντές για να περάσουν ένα χρόνο στον «Άρη»

Η ώρα να σκοτώσετε την επιθυμία να κάνετε διακοπές από τη Γη φαίνεται να πλησιάζει. Εκτός από τα ...

read more