1. Osnovna svojstva karbonskih vlakana
Karbonska vlakna su nova vrsta vlaknastog materijala visoke čvrstoće i visokog modula vlakana s udjelom ugljika većim od 90%.
- Karbonska vlakna imaju mnoga izvrsna svojstva, kao što su visoka čvrstoća, niska gustoća, otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju, itd. Naširoko se koristi u mnogim područjima kao što su zrakoplovstvo, proizvodnja automobila, sportska oprema itd. U području zrakoplovstva, zbog male težine i velike čvrstoće, može smanjiti težinu zrakoplova i poboljšati učinkovitost goriva. U sportskoj opremi, kao što su vrhunski bicikli i palice za golf, korištenje karbonskih vlakana može poboljšati performanse.
2. Strukturne karakteristike i talište karbonskih vlakana
- Struktura karbonskih vlakana uglavnom se sastoji od karbonskih elemenata u obliku mikrokristala grafita. Ova struktura čini karbonska vlakna vrlo stabilnima. Iz perspektive kemijskih veza, veze ugljik-ugljik (CC veze) u ugljičnim vlaknima su vrlo jake.
- Talište karbonskih vlakana je vrlo visoko. Pod normalnim pritiskom, ugljična vlakna teško da će se rastopiti. To je zato što je potrebna izuzetno velika energija da se uništi njegova unutarnja snažna struktura ugljik-ugljik veze. Općenito govoreći, kada temperatura poraste do određene razine, ugljična vlakna će proći kroz reakciju oksidacije u prisutnosti kisika, umjesto da se tope kao obični metali ili neki materijali s niskim talištem. Na primjer, u okruženju visoke temperature oko motora zrakoplova, ugljična vlakna se neće rastopiti, ali će zadržati svoju strukturnu stabilnost i igrati svoju ulogu materijala za pojačanje.
3. Izvedba karbonskih vlakana na visokim temperaturama
- U okruženju visoke temperature, ugljična vlakna će pokazivati neka posebna svojstva. Uz gore navedene poteškoće u topljenju, može zadržati i određenu čvrstoću. To mu omogućuje upotrebu u visokotemperaturnim industrijskim okruženjima ili u blizini visokotemperaturnih dijelova zrakoplovstva. Međutim, kako temperatura nastavlja rasti, čvrstoća karbonskih vlakana postupno će se smanjivati.
- Kada temperatura poraste do određene razine (obično oko 2000-3000 stupnjeva, specifična vrijednost varirat će ovisno o vrsti ugljičnih vlakana i proizvodnom procesu), ugljična vlakna proći će kroz strukturne promjene, kao što je povećanje stupanj grafitizacije, ali se ipak neće otopiti. Ova posebna izvedba na visokim temperaturama čini karbonska vlakna nezamjenjivim u područjima koja zahtijevaju materijale otporne na visoke temperature.
