Въглеродните влакна са точно това, което звучи - влакна, изработени от въглероден. Но, тези влакна са само основа. Това, което обикновено се нарича въглеродни влакна, е материал, състоящ се от много тънки нишки от въглеродни атоми. Когато се свързва с пластмасова полимерна смола чрез топлина, налягане или във вакуум a композитен материал се образува, който е едновременно силен и лек.
Подобно на плат, язовири от бобър или стол от ратан, силата на въглеродните влакна е в тъкането. Колкото по-сложно е тъкането, толкова по-траен ще бъде композитът. Полезно е да си представите теленен екран, който е преплетен с друг екран под ъгъл и друга под малко по-различен ъгъл и така нататък, като всеки проводник във всеки екран е направен от въглеродни влакна нишки. А сега си представете тази мрежа от екрани, потопена в течна пластмаса, след което се натиска или нагрява, докато материалът се слее. Ъгълът на тъкане, както и смола използван с влакното, ще определи силата на цялостния композит. Смолата най-често е епоксидна, но може да бъде и термопластична, полиуретанова, винил естер или полиестер.
Като алтернатива може да се отлива калъп и въглеродните влакна да се прилагат върху него. Най- композит от въглеродни влакна след това се оставя да се втвърди, често чрез вакуумен процес. При този метод матрицата се използва за постигане на желаната форма. Тази техника е предпочитана за неусложнени форми, които са необходими при поискване.
Материалът от въглеродни влакна има широк спектър на приложение, тъй като може да се формира с различна плътност в неограничени форми и размери. Въглеродните влакна често се оформят в тръби, плат и плат и могат да бъдат оформени по поръчка в произволен брой съставни части и парчета.
Чести употреби на въглеродни влакна
- Автомобилни компоненти от висок клас
- Рамки за велосипеди
- Риболовни въдици
- Подметки за обувки
- Бейзболни бухалки
- Защитни калъфи за лаптопи и айфони
Още екзотични приложения могат да бъдат намерени в:
- Аеронавтика и космическа промишленост
- Нефтена и газова промишленост
- Безпилотни летателни апарати
- Сателитите
- Състезателни автомобили във Формула-1
Някои обаче ще твърдят, че възможностите за въглеродни влакна са ограничени само от търсенето и въображението на производителя. Сега дори е често да се намират въглеродни влакна в:
- Музикални инструменти
- Мебели
- Изкуство
- Структурни елементи на сградите
- мостове
- Остриета на вятърните турбини
Ако може да се каже, че въглеродните влакна имат някакви вреди, това би било производствени разходи. Въглеродните влакна не се произвеждат лесно масово и затова са много скъпи. Велосипед от въглеродни влакна лесно ще се движи с хилядите долари, а използването му в автомобилостроенето все още е ограничено до екзотични състезателни коли. Въглеродните влакна са популярни в тези артикули, а други се дължат на съотношението тегло / сила и устойчивостта му на пламък, дотолкова, че има пазар на синтетика, приличаща на въглеродни влакна. Имитациите обаче често са само частично въглеродни влакна или просто пластмаса, направена да прилича на въглеродни влакна. Това се случва често в защитните обвивки за компютри и друга дребна потребителска електроника.
Горната страна е, че частите и продуктите от въглеродни влакна, ако не бъдат повредени, почти буквално ще останат завинаги. Това ги прави добра инвестиция за потребителите, а също така поддържа продукти в обращение. Например, ако потребителят не е готов да плати за комплект чисто нови голф клубове от въглеродни влакна, има вероятност тези клубове да изскочат на вторично използвания пазар.
Въглеродните влакна често се бъркат с стъклопласт, и докато има сходства в производството и някои кросоувър в крайните продукти като мебели и автомобилни корнизи, те са различни. Фибростъклото е a полимер който е подсилен с тъкани нишки от силициево стъкло, а не от въглерод. Композитите от въглеродни влакна са по-силни, докато фибростъклото има по-голяма гъвкавост. И двете имат различни химически състави, които ги правят по-подходящи за различни приложения.
Рециклирането на въглеродни влакна е много трудно. Единственият наличен метод за пълно рециклиране е процес, наречен термична деполимеризация, при който продуктът от въглеродни влакна се прегрява в камера без кислород. След това освободеният въглерод може да бъде закрепен и използван повторно и какъвто и да е използван свързващ или подсилен материал (епоксид, винил и др.) Да се изгори. Въглеродните влакна също могат да бъдат разградени ръчно при по-ниски температури, но полученият материал ще бъде по-слаба поради съкратените влакна и по този начин вероятно няма да се използва в най-идеалния си вид приложение. Например, голямо парче тръби, което вече не се използва, може да бъде разделено, а останалите части, използвани за компютърни обвивки, куфарчета или мебели.
Въглеродните влакна са невероятно полезен материал, използван в композитите, и той ще продължи да расте на пазарния дял в производството. Тъй като се разработват повече методи за производство на композитни въглеродни влакна, цената ще продължи да пада и повече индустрии ще се възползват от този уникален материал.