Uhlíkové vlákno. Výroba a vlastnosti uhlíkových vlákien

Uhlíkové vlákna sú vláknité kompozity vyrobené z viac ako 90% uhlíka a vlákna s priemerom od 5 do 15 µm. Kompozit sa vytvorí spojením určitých nerozpustných materiálov, aby sa vytvoril kvalitnejší produkt ako originály. Vlákna sú spojené dohromady polymérom tzv matrica (živica), ktoré funguje ako druh lepidla, ktoré spája vlákna vo forme nití, dodáva materiálu tvar a rozdeľuje silu vo vnútri súpravy.

Porovnanie vlasov (zľava hore dole vpravo) s uhlíkovými vláknami
Porovnanie vlasov (zľava hore dole vpravo) s uhlíkovými vláknami[1]

Výroba uhlíkových vlákien sa zvyčajne vykonáva prostredníctvom pyrolýza kontrolované plastové vlákna, to znamená, že sú tieto vlákna vystavené vysokým teplotám (nad 800 ° C) a tento materiál sa rozloží a prevedie na pevný uhlíkatý materiál. Najbežnejším materiálom na výrobu uhlíkových vlákien je polyakrylonitril (PAN, tiež nazývaný orlon,akryl a darlon), adičný polymér tvorený postupným pridávaním akrylonitrilových monomérov:

Polymerizácia akrylonitrilu na polyakrylonitril

Uhlíkové vlákna sa môžu vyrábať aj pyrolýzou decht alebo z hodváb.

Prvá, ktorá zámerne vyrábala uhlíkové vlákna, bola

Thomas Edison, v roku 1878, pyrolýzou bavlny, ktorá sa má použiť ako vlákno žiarovky. Výroba komerčných uhlíkových vlákien sa však začala až v roku 1950 a od tej doby sa uskutočnil rozsiahly výskum zameraný na zlepšenie kvality tohto materiálu.

Medzi hlavné vlastnosti uhlíkových vlákien patria: vysoká pevnosť v ťahu, modul pružnosti extrémne vysoká, nízka špecifická hmotnosť, dobrý elektrický a tepelný odpor, ako aj chemická inertnosť, okrem oxidácia.

Pretože je tak silný a ľahký súčasne, uhlíkové vlákna sú všestranný materiál so širokým uplatnením, ktorý sa široko používa pri výrobe kozmických lodí, v konštrukčných súčastiach vystavených vysokým teplotám, ako sú súčasti leteckých a raketových turbín, v automobilovom priemysle, v zariadeniach používaných v elektroanalytické techniky, v častiach bicyklov, ako aj v spotrebnom tovare, ako sú mobilné telefóny, obuv, nábytok, domáce spotrebiče, lekárske, športové a zubná starostlivosť.

Materiály vyrobené z uhlíkových vlákien

Existuje viac ako 100 rôznych druhov uhlíkových vlákien a pre každú aplikáciu musíte zvoliť ten najvhodnejší z hľadiska jeho vlastností. Bohužiaľ, Brazília produkuje veľmi málo tohto kompozitu, krajinami, ktoré v tejto oblasti dominujú najviac, sú Japonsko a Nemecko.

* Kredity za obrázky:

[1]: Obrázok prevzatý z: Wikimedia Commons;
[2]: Autor: Jordan Tan /Fonte:Shutterstock.com


Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu

INEP mení testovacie miesta pre niektorých účastníkov týždeň pred ENEM

Ako už viete, Národná stredoškolská skúška (ENEM) 2021 sa uskutoční 21.11.2021 a 28.11.2021. Týžd...

read more

Si gambler? Zistite, ktoré čísla vyšli v Mega-Sene najviac

Mega-Sena je bezpochyby najobľúbenejšou lotériovou hrou medzi tými, ktorí sa spoliehajú na šťasti...

read more

Pochopte vzťah medzi cukrovkou a zapáleným tetovaním

Každý bez výnimky potrebuje pred tetovaním, počas neho aj po ňom urobiť pár krokov, aby hojenie b...

read more