คาร์บอนไฟเบอร์. การผลิตและคุณสมบัติของคาร์บอนไฟเบอร์

เส้นใยคาร์บอนเป็นวัสดุผสมเส้นใยที่ประกอบด้วยคาร์บอนมากกว่า 90% และเส้นใยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 5 ถึง 15 µm. คอมโพสิตเกิดจากการรวมวัสดุที่ไม่ละลายน้ำเข้าด้วยกันเพื่อสร้างผลิตภัณฑ์ที่มีคุณภาพดีกว่าของเดิม เส้นใยเชื่อมต่อกันด้วยพอลิเมอร์ที่เรียกว่า เมทริกซ์ (เรซิน)ซึ่งทำงานเป็นกาวชนิดหนึ่งซึ่งจับเส้นใยเป็นเกลียว ให้รูปร่างแก่วัสดุ และกระจายแรงภายในชุด

เปรียบเทียบเส้นผม (จากซ้ายบนไปขวาล่าง) กับคาร์บอนไฟเบอร์^[1]

การผลิตเส้นใยคาร์บอนมักจะดำเนินการผ่าน ไพโรไลซิ เส้นใยพลาสติกควบคุม กล่าวคือ เส้นใยเหล่านี้อยู่ภายใต้อุณหภูมิสูง (สูงกว่า 800 ºC) และวัสดุนี้จะถูกย่อยสลายและแปลงเป็นวัสดุที่เป็นของแข็งคาร์บอน วัสดุที่ใช้ในการผลิตเส้นใยคาร์บอนมากที่สุดในปัจจุบันคือ โพลีอะคริโลไนไตรล์ (ปานเรียกอีกอย่างว่า orlon,อะคริลิค และ ดาร์ลอน) โพลีเมอร์เพิ่มเติมที่เกิดขึ้นจากการเติมโมโนเมอร์อะคริโลไนไทรล์อย่างต่อเนื่อง:

เส้นใยคาร์บอนสามารถผลิตได้โดยไพโรไลซิสของ ทาร์ หรือจาก เรยอน.

คนแรกที่ผลิตเส้นใยคาร์บอนโดยเจตนาคือ โทมัสเอดิสันในปีพ.ศ. 2421 ผ่านกระบวนการไพโรไลซิสของฝ้ายเพื่อใช้ในเส้นใยหลอดไส้ อย่างไรก็ตาม การผลิตเส้นใยคาร์บอนเชิงพาณิชย์เริ่มต้นขึ้นในปี 1950 และตั้งแต่นั้นมาก็มีการวิจัยมากมายเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัสดุนี้

อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)

คุณสมบัติหลักของเส้นใยคาร์บอน ได้แก่ ความต้านทานแรงดึงสูง โมดูลัสความยืดหยุ่น มวลจำเพาะต่ำสูงมาก ต้านทานไฟฟ้าและความร้อนได้ดี รวมทั้งมีความเฉื่อยของสารเคมี ยกเว้นสำหรับ ออกซิเดชัน.

เนื่องจากมีความแข็งแรงและเบาในเวลาเดียวกัน เส้นใยคาร์บอนจึงเป็นวัสดุเอนกประสงค์ที่มีการใช้งานอย่างกว้างขวาง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตยานอวกาศ ในส่วนประกอบโครงสร้างที่อยู่ภายใต้อุณหภูมิสูง เช่น ส่วนประกอบของเครื่องบินและกังหันจรวด ในอุตสาหกรรมยานยนต์ ในอุปกรณ์ที่ใช้ใน เทคนิคการวิเคราะห์ด้วยไฟฟ้า ในชิ้นส่วนจักรยาน และในสินค้าอุปโภคบริโภค เช่น โทรศัพท์มือถือ รองเท้า เฟอร์นิเจอร์ เครื่องใช้ในครัวเรือน การแพทย์ กีฬา และ การดูแลทันตกรรม

มีเส้นใยคาร์บอนมากกว่า 100 ชนิด และสำหรับแต่ละแอปพลิเคชัน คุณต้องเลือกชนิดที่สะดวกที่สุดตามคุณสมบัติของเส้นใย น่าเสียดายที่บราซิลผลิตส่วนผสมนี้ได้น้อยมาก ประเทศที่มีอำนาจเหนือในด้านนี้มากที่สุดคือญี่ปุ่นและเยอรมนี

_{* เครดิตภาพ:}

_{[1]: ภาพที่นำมาจาก: วิกิมีเดียคอมมอนส์;
[2]: ผู้แต่ง: จอร์แดน ตัน /Fonte:Shutterstock.com}

โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี

คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:

โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "คาร์บอนไฟเบอร์"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-carbono.htm. เข้าถึงเมื่อ 27 มิถุนายน 2021.