Koolstofvezels zijn filamenteuze composieten die voor meer dan 90% uit koolstof bestaan en filamenten met een diameter van 5 tot 15 µm. Een composiet wordt gevormd door bepaalde niet-oplosbare materialen samen te voegen tot een product van betere kwaliteit dan de originelen. De vezels zijn met elkaar verbonden door een polymeer genaamd matrix (hars), die werkt als een soort lijm, die de vezels in de vorm van draden bindt, vorm geeft aan het materiaal en de kracht binnen de set verdeelt.
Vergelijking van haar (van linksboven naar rechtsonder) met koolstofvezel[1]
De vervaardiging van koolstofvezels wordt meestal uitgevoerd via de pyrolyse gecontroleerde kunststofvezels, dat wil zeggen, deze vezels worden blootgesteld aan hoge temperaturen (boven 800 boC), en dit materiaal wordt afgebroken en omgezet in een vast koolstofhoudend materiaal. Het materiaal dat momenteel het meest wordt gebruikt voor de productie van koolstofvezels is de polyacrylonitril (PAN, ook wel genoemd orlon,acryl en schat), een additiepolymeer gevormd door opeenvolgende toevoegingen van acrylonitrilmonomeren:
Koolstofvezels kunnen ook worden geproduceerd door de pyrolyse van teer of van rayon.
De eerste die opzettelijk koolstoffilamenten produceerde, was: Thomas Edison, in 1878, door de pyrolyse van katoen, om te worden gebruikt in gloeilampen. De productie van commerciële koolstofvezels begon echter pas in 1950 en sindsdien is er veel onderzoek gedaan om de kwaliteit van dit materiaal te verbeteren.
Niet stoppen nu... Er is meer na de reclame ;)
Tot de belangrijkste eigenschappen van koolstofvezels behoren: hoge treksterkte, elasticiteitsmodulus; extreem hoge, lage soortelijke massa, goede elektrische en thermische weerstand, evenals chemische inertie, behalve oxidatie.
Omdat het tegelijkertijd zo sterk en licht is, zijn koolstofvezels een veelzijdig materiaal met een brede toepassing, dat veel wordt gebruikt bij de vervaardiging van ruimtevaartuigen, in structurele componenten die worden blootgesteld aan hoge temperaturen, zoals componenten van vliegtuigen en raketturbines, in de auto-industrie, in apparatuur die wordt gebruikt in elektro-analytische technieken, in fietsonderdelen, maar ook in consumptiegoederen, zoals mobiele telefoons, schoenen, meubels, huishoudelijke apparaten, medische, sport- en tandheelkunde.
Er zijn meer dan 100 verschillende soorten koolstofvezels en voor elke toepassing moet u de meest geschikte selecteren op basis van zijn eigenschappen. Helaas produceert Brazilië heel weinig van dit composiet, de landen die op dit gebied het meest domineren zijn Japan en Duitsland.
* Credits voor de afbeeldingen:
[1]: Afbeelding genomen vanaf: Wikimedia Commons;
[2]: Auteur: Jordan Tan /Fonte:Shutterstock.com
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Wil je naar deze tekst verwijzen in een school- of academisch werk? Kijken:
FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. "Koolstofvezel"; Brazilië School. Beschikbaar in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-carbono.htm. Betreden op 27 juni 2021.
