カーボンファイバー。 炭素繊維の製造と特性

炭素繊維は、90%以上の炭素と、直径5〜15 µmのフィラメントで構成されるフィラメント状の複合材料です。. 複合材料は、特定の不溶性材料を結合して、元の製品よりも高品質の製品を形成することによって形成されます。 繊維はと呼ばれるポリマーによって一緒に結合されます マトリックス(樹脂)は一種の接着剤として機能し、繊維を糸の形で結合し、材料に形状を与え、セット内に力を分散させます。

髪の毛(左上から右下へ)と炭素繊維の比較
髪の毛(左上から右下へ)と炭素繊維の比較[1]

炭素繊維の製造は通常、 熱分解 制御されたプラスチック繊維、つまりこれらの繊維は高温(800ºC以上)にさらされ、この材料は分解されて固体の炭素質材料に変換されます。 炭素繊維の製造に現在最も使用されている材料は、 ポリアクリロニトリル (PAN、 とも呼ばれている オーロン,アクリル そして ダーロン)、アクリロニトリルモノマーの連続添加によって形成される付加ポリマー:

アクリロニトリルのポリアクリロニトリルへの重合

炭素繊維は、 タール またはから レーヨン.

カーボンフィラメントを意図的に製造した最初の製品は トーマス・エジソン、1878年、綿の熱分解により、白熱灯のフィラメントに使用されます。 しかし、市販の炭素繊維の生産は1950年に始まったばかりであり、それ以来、この材料の品質を改善するために多くの研究が行われてきました。

炭素繊維の主な特性には、高い引張強度、弾性率があります。 非常に高く、低い比質量、優れた電気抵抗と熱抵抗、および化学的不活性。 酸化。

炭素繊維は非常に丈夫で軽いため、幅広い用途に使用できる汎用性の高い素材であり、宇宙船の製造に広く使用されています。 航空機やロケットタービンの部品など、高温にさらされる構造部品、自動車産業、 電気分析技術、自転車部品、および携帯電話、靴、家具、家電製品、医療、スポーツなどの消費財 歯の手入れ。

カーボンファイバー製の素材

炭素繊維には100種類以上の種類があり、用途ごとに特性に応じて最も便利なものを選択する必要があります。 残念ながら、ブラジルはこのコンポジットをほとんど生産しておらず、この分野で最も支配的な国は日本とドイツです。

*画像のクレジット:

[1]:撮影した画像: ウィキメディアコモンズ;
[2]:作者: ジョーダンタン /Fonte:Shutterstock.com


ジェニファー・フォガサ
化学を卒業

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