Вуглецеві волокна - це ниткоподібні композити, що складаються з більш ніж 90% вуглецю та нитки діаметром від 5 до 15 мкм. Композит утворюється шляхом з’єднання певних нерозчинних матеріалів, щоб утворити продукт кращої якості, ніж оригінали. Волокна з’єднані між собою за допомогою полімеру матриця (смола), який працює як різновид клею, який зв’язує волокна у вигляді ниток, надає форму матеріалу і розподіляє силу всередині набору.
Порівняння волосся (від верхнього лівого до нижнього правого) з вуглецевим волокном[1]
Виготовлення вуглецевих волокон зазвичай здійснюється через піроліз контрольовані пластикові волокна, тобто ці волокна піддаються дії високих температур (вище 800 ºC), і цей матеріал розкладається і перетворюється на твердий вуглецевий матеріал. Найбільш використовуваним на сьогодні виробництвом вуглецевих волокон є поліакрилонітрил (ПАН, також називається орлон,акрилові і дарлон), полімер приєднання, утворений послідовними додаваннями акрилонітрильних мономерів:
Вуглецеві волокна також можуть утворюватися шляхом піролізу дьоготь або від районний.
Першим, хто навмисно виробляв вуглецеві нитки, був Томас Едісон, в 1878 р. шляхом піролізу бавовни для використання в нитках розжарювання ламп. Однак виробництво комерційних вуглецевих волокон розпочалося лише в 1950 році, і з тих пір було проведено багато досліджень з метою поліпшення якості цього матеріалу.
Не зупиняйтесь зараз... Після реклами є ще щось;)
Серед основних властивостей вуглецевих волокон є: висока міцність на розрив, модуль пружності надзвичайно висока, низька питома маса, хороша електрична та термічна стійкість, а також хімічна інертність, за винятком окислення.
Оскільки вони настільки міцні і водночас легкі, вуглецеві волокна є універсальним матеріалом із широким застосуванням, який широко використовується у виробництві космічних кораблів, в структурних компонентах, що піддаються дії високих температур, таких як компоненти літальних та ракетних турбін, в автомобільній промисловості, в обладнанні, що використовується в електроаналітичні методи, як у частинах велосипеда, так і в споживчих товарах, таких як стільникові телефони, взуття, меблі, побутова техніка, медичні, спортивні та догляд за зубами.
Існує більше 100 різних типів вуглецевих волокон, і для кожного застосування ви повинні вибрати найбільш зручний відповідно до його властивостей. На жаль, Бразилія виробляє дуже мало цього композиту, країни, які найбільше домінують у цій галузі, - це Японія та Німеччина.
* Подяки за зображення:
[1]: Зображення взято з: Вікісховище;
[2]: Автор: Джордан Тан /Fonte:Shutterstock.com
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Хотіли б ви посилатися на цей текст у школі чи академічній роботі? Подивіться:
FOGAÇA, Дженніфер Роша Варгас. «Вуглецеве волокно»; Бразильська школа. Доступно: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/fibra-carbono.htm. Доступ 27 червня 2021 року.
