Oglekļa šķiedras ir pavedienu kompozīti, kas satur vairāk nekā 90% oglekļa, un pavedieni ar diametru no 5 līdz 15 µm. Kompozītu veido, savienojot dažus nešķīstošus materiālus, lai iegūtu labākas kvalitātes produktu nekā oriģināli. Šķiedras ir savienotas kopā ar polimēru, ko sauc matrica (sveķi), kas darbojas kā sava veida līme, kas saista šķiedras pavedienu veidā, piešķir materiālam formu un sadala spēku komplekta iekšpusē.
Matu (no augšējā kreisā līdz apakšējam labajam) salīdzinājums ar oglekļa šķiedru[1]
Oglekļa šķiedru ražošanu parasti veic caur pirolīze kontrolējamas plastmasas šķiedras, tas ir, šīs šķiedras tiek pakļautas augstai temperatūrai (virs 800 ° C), un šis materiāls tiek sadalīts un pārveidots par cietu oglekļa materiālu. Materiāls, ko pašlaik izmanto oglekļa šķiedru ražošanai, ir poliakrilnitrils (PAN, ko sauc arī par orlons,akrils un darlon), pievienošanas polimērs, ko veido secīgi pievienoti akrilnitrila monomēri:
Oglekļa šķiedras var iegūt arī pirolīzes ceļā darva vai no viskoze.
Pirmais ar nodomu ražoja oglekļa pavedienus Tomass Edisons, 1878. gadā, izmantojot kokvilnas pirolīzi, kas jāizmanto kvēlspuldžu pavedienos. Tomēr komerciālo oglekļa šķiedru ražošana sākās tikai 1950. gadā, un kopš tā laika ir veikti daudz pētījumu, lai uzlabotu šī materiāla kvalitāti.
Starp galvenajām oglekļa šķiedru īpašībām ir: augsta stiepes izturība, elastības modulis ārkārtīgi liela, maza īpatnējā masa, laba elektriskā un termiskā pretestība, kā arī ķīmiskais inerts, izņemot oksidēšanās.
Tā kā oglekļa šķiedras ir vienlaikus tik spēcīgas un vieglas, tās ir daudzpusīgs materiāls ar plašu pielietojumu un tiek plaši izmantots kosmosa kuģu ražošanā, strukturālos komponentos, kas pakļauti augstai temperatūrai, piemēram, lidmašīnu un raķešu turbīnu komponentiem, automobiļu rūpniecībā, iekārtās, ko izmanto elektroanalītiskās metodes velosipēdu detaļās, kā arī patēriņa precēs, piemēram, mobilajos tālruņos, apavos, mēbelēs, sadzīves tehnikā, medicīnas, sporta un zobu kopšana.
Ir vairāk nekā 100 dažādu veidu oglekļa šķiedras, un katram pielietojumam jums jāizvēlas ērtākais, ņemot vērā tā īpašības. Diemžēl Brazīlija ražo ļoti maz šī salikta sastāva, valstis, kas šajā jomā visvairāk dominē, ir Japāna un Vācija.
* Attēlu kredīti:
[1]: Attēls ņemts no: Wikimedia Commons;
[2]: Autors: Džordans Tan /Fonte:Shutterstock.com
Autore Jennifer Fogaça
Beidzis ķīmiju