Sợi carbon, còn được gọi là sợi than chì hoặc than chì carbon, được làm từ các sợi rất mịn của nguyên tố carbon. Sợi carbon có độ bền kéo cao và rất bền so với kích thước của nó. Nó cũng là một vật liệu rất nhẹ.
Đường kính của mỗi sợi là {{0}} micron. Để bạn biết nó nhỏ đến mức nào, một micron bằng 0,0001 mm. Một sợi tơ nhện có đường kính từ 3 đến 8 micron.
Tính năng và ứng dụng
Sợi carbon cứng gấp đôi và bền gấp năm lần thép. Một đặc điểm khác là mức độ kháng hóa chất cao, chịu nhiệt độ cao và độ giãn nở nhiệt thấp.
Sợi carbon là vật liệu kỹ thuật quan trọng trong sản xuất máy bay, xe hiệu suất cao, thiết bị thể thao và nhạc cụ.
Sợi carbon được tạo ra như thế nào
Sợi carbon được làm từ polyme hữu cơ. Những polyme này được tạo thành từ các chuỗi phân tử dài liên kết với nhau bằng các nguyên tử carbon. Khoảng 90% sợi carbon được sản xuất bằng quy trình polyacrylonitrile (PAN). 10% còn lại được tạo ra bằng cách sử dụng quy trình rayon hoặc bitum dầu mỏ.
Các loại khí, chất lỏng và các vật liệu khác được sử dụng trong quá trình sản xuất tạo ra các hiệu ứng, chất lượng và cấp độ nhất định của sợi carbon. Loại sợi carbon cao nhất có đặc tính mô đun tối ưu được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi khắt khe như ngành hàng không vũ trụ.
Các nhà sản xuất sợi carbon khác nhau trong việc kết hợp các nguyên liệu thô mà họ sử dụng. Họ thường coi công thức nấu ăn cụ thể của mình là bí mật thương mại.
Quy trình sản xuất
Trong quá trình sản xuất, nguyên liệu thô gọi là tiền chất được kéo thành từng bó sợi dài. Các sợi sau đó được dệt thành vải. Chúng cũng có thể được kết hợp với các vật liệu khác, dạng sợi hoặc đúc thành hình dạng và kích thước mong muốn.
Quá trình sản xuất như sau:
Quay. PAN được trộn với các thành phần khác và kéo thành sợi, sau đó được giặt và kéo căng.
Ổn định. Thay đổi hóa học để ổn định liên kết.
Sự cacbon hóa. Các sợi ổn định được nung nóng đến nhiệt độ rất cao, tạo thành các tinh thể cacbon liên kết chặt chẽ.
Xử lý bề mặt. Bề mặt sợi được oxy hóa để cải thiện tính chất liên kết.
định cỡ. Các sợi được phủ và quấn thành cuộn. Sau đó, chúng được đưa vào máy kéo sợi để xoắn sợi thành các sợi có kích cỡ khác nhau.
Sợi có thể được tạo thành vật liệu composite thay vì dệt thành vải. Để tạo thành hỗn hợp, nhiệt, áp suất hoặc chân không có thể được sử dụng để liên kết các sợi với polyme nhựa.
Những điều cần cân nhắc
Việc sản xuất sợi carbon phải đối mặt với nhiều thách thức, bao gồm:
Cần phải phục hồi và phục hồi hiệu quả hơn về mặt chi phí.
Quá trình xử lý bề mặt phải được điều chỉnh cẩn thận để tránh tạo ra các vết rỗ có thể dẫn đến khuyết tật sợi.
Cần phải kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo chất lượng ổn định.
Do tính dẫn điện mạnh của sợi carbon nên có thể xảy ra hiện tượng hồ quang và đoản mạch trong các thiết bị điện.
Các vấn đề về sức khỏe và an toàn như kích ứng da và các vấn đề về hô hấp.
