Sợi Carbon được ca ngợi là “siêu đồ liệu”, tất cả ứng dụng rộng thoải mái trong nhiều lĩnh vực đời sống. Không chỉ bền, nhẹ, chúng còn có các đặc tính cơ – lý thừa trội, năng suất hấp dẫn. Để làm rõ hơn về các loại sợi này, hãy thuộc Phúc Bền nghiên cứu cặn kẽ qua bài viết sau trên đây nhé!
Nội dung bài viết
1 gai Carbon là gì?2 quy trình sản xuất gai carbon4 Những thắc mắc xoay quanh tua carbonSợi Carbon là gì?
Sợi carbon có đường kính 5 – 10 micromet, nhỏ hơn tơ nhện trong tự nhiên, được tạo nên thành tự 90% nguyên tử carbon. Đây được coi là vật liệu vượt trội của cầm kỷ 21 nhờ vào hội tụ những đặc trưng: nhẹ, nhỏ, năng lực chịu nhiệt độ tốt, chịu lực gấp 5 lần với cứng gấp 2 lần thép.
Bạn đang xem: Sợi các bon là gì
Vật liệu này còn được gọi là sợi carbon fiber (CF), tạo ra thành từ những nguyên liệu không giống nhau như: polyacrylonitrile (PAN), xenlulo, graphite, than đá, dầu mỏ… Chúng rất có thể xoắn lại cùng nhau thành dạng sợi, các sợi dệt thành dạng vải.
Cấu tạo
Như bọn họ đã biết, sợi carbon được gia công từ các nguyên liệu, kết phù hợp với một số loại khí và chất lỏng để tạo nên phản ứng hóa học, giúp thành phẩm gồm độ bền đạt chuẩn. Mỗi nguyên vật liệu thô đầu vào sẽ tạo ra gai carbon fiber có đặc trưng riêng. Trong đó, polyacrylonitrile chiếm 90%, 10% còn sót lại thuộc các loại gai khác. Đặc biệt, graphite bao gồm tỉ lệ carbon bên trên 99%.
Phân loại
Siêu vật liệu này có tương đối nhiều cách phân loại, thông dụng nhất là 3 tiêu chí sau đây:
Dựa vào nguyên liệu, ta có 90% gai carbon được thiết kế từ polyacrylonitrile, 10% được gia công từ than đá, dầu mỏ, rayon hoặc các loại sợi khác.Dựa vào đặc tính module, ta có: các loại UHM module > 450 GPA, một số loại HM module 350 – 450 GPA, các loại IM module 200 – 350 GPA, một số loại HT module 3 GPA, một số loại SHT độ bền kéo > 4.5 GPA.Dựa vào nhiệt độ xử lý cuối cùng, ta có: loại I (HTT) sợi được cách xử trí nhiệt cao > 2000 độ C, một số loại II (HT) gai được xử lý nhiệt trung gian trường đoản cú 1500 độ C và nhiều loại III gai được cách xử trí nhiệt rẻĐặc điểm
Sợi carbon là đồ vật liệu công nghệ mới, được áp dụng ngày càng nhiều nhờ có những đặc tính ưu việt như:
Nhỏ rộng tơ nhện, nhẹ nhàng hơn gấp 5 lần so với nguyên tử fe và gồm độ bền kéo cùng tỉ lệ đàn hồi cao.Ổn định về kích thước, hệ số co và giãn thấp góp sợi duy trì tính cơ học hoàn hảo và tuyệt vời nhất , không trở nên biến dạng khi tiếp xúc với ánh sáng cao.Độ dẫn điện cao nhờ gồm trở kháng thể tích.Có kỹ năng thấm tia X yêu cầu được sử dụng rộng rãi trong các dụng cầm y tế.Sợi carbon fiber có những đặc tính không giống như: trơ cùng với hóa học với sinh học, kĩ năng chống nạp năng lượng mòn, sút chấn, tự thoa trơn.Ứng dụng
Trong mọi nghành nghề dịch vụ đời sinh sống đều hoàn toàn có thể ứng dụng tua carbon, nhất là ngành sản xuất và công nghiệp.
Trong lĩnh vực hàng ko vũ trụ, loại sợi này được dùng làm tên lửa, máy cất cánh không tín đồ lái. Rõ ràng là cánh thứ bay, chân vịt, trục truyền động, phanh trang bị bay, kính thiên văn, ống dẫn sóng.Nhờ sệt tính bớt rung chấn, tua carbon được dùng làm các thiết bị âm thanh, cánh tay robot, sản phẩm công nghệ dệt, góp phần mang đến hiệu suất mạnh mẽ.Được dùng làm các dụng vậy y tế như: đồ vật chụp X-quang, vật dụng phẫu thuật hoặc những bộ phận giả.Làm các dụng rõ ràng thao thời thượng như gậy golf, gậy bóng chày.Siêu vật tư còn được áp dụng làm van, bộ phận máy bơm, thứ phóng xạ, đồ vật phát điện trong những nhà thứ hóa chất.Đóng phương châm là hóa học gia cường, phối hợp cùng nhựa, bê tông sinh sản thành vật tư tổng hợp.
Quy trình chế tạo sợi carbon
Cho đến tận bây giờ, tua carbon vẫn là một trong loại vật tư hết mức độ kỳ lạ so với con người. Chúng được tạo nên từ sự phối kết hợp nhuần nhuyễn giữa hóa học với cơ học.
Nguyên liệu đầu vào như polyacrylonitrile , xenlulo, graphite, Pitch sẽ tiến hành kéo thành sợi và nung ở ánh sáng cao, vào điều kiện không tồn tại oxy để nguyên tử carbon xấp xỉ mạnh mẽ, đồng thời loại bỏ các thành tố chưa hẳn carbon.
Kế mang đến là công đoạn xử lý bề mặt, định kích thước giúp sợi có chất lượng cao và bảo vệ yêu mong kỹ thuật. Để nắm rõ hơn về quá trình này, Phúc Bền xin mang ví dụ về hoạt động sản xuất siêu vật tư carbon fiber bằng sợi polyacrylonitrile (PAN).
Quay
Polyacrylonitrile sau khoản thời gian kết hợp với một số thành phần không giống theo tỉ lệ nhất định, sẽ được kéo thành sợi mảnh. Chúng được rửa sạch cùng căng ra để sẵn sàng cho công đoạn ổn định, carbon hóa.
Ổn định
Nguyên liệu thô đầu vào sau khoản thời gian kéo sợi sẽ trải qua công đoạn biến đổi về mặt hóa học, giúp những liên kết trở buộc phải ổn định. Đây là cách nhỏ, dẫu vậy đóng vai trò quan tiền trọng, góp thêm phần quyết định đến quality thành phẩm.
Carbon hóa
Để các tinh thể carbon được link một biện pháp chặt chẽ, sợi sau thời điểm trải qua quy trình ổn định sẽ được nung ở ánh sáng rất cao. Đặc biệt, tiến trình này không có sự xúc tiếp với oxy nhằm mục tiêu hạn chế hiện tượng sợi bị cháy.
Xử lý mặt phẳng và định cỡ
Tiến hành oxy hóa bề mặt nhằm nâng cấp tính liên kết của sợi carbon. Sau đó, người sản xuất sẽ triển khai việc quấn lớp phủ, quấn lên các ống rồi chuyển vào nhà máy để xoắn sợi. Siêu vật tư này có thể ở dạng sợi, dệt thành vải, bện thành vật liệu gia cố tạo ra composite, hoặc kết phù hợp với các chất hình thành vật liệu tổng hợp.
Phân biệt tua carbon cùng sợi thủy tinh
Sợi carbon với sợi thủy tinh trong là gần như vật liệu có khá nhiều ứng dụng vào đời sống. Chúng đều phải sở hữu tính đa năng và chất lượng độ bền cao. Mặc dù nhiên, buộc phải phân biệt 2 nhiều loại sợi này để mang ra sàng lọc phù hợp.
| Sợi Carbon | Sợi thủy tinh | |
| Đặc tính | Độ cứng cao, size nhỏ, trọng lượng nhẹ. Kháng hóa chất, chịu nóng tốt, ít biến dạng giãn nở, dẫn điện tốt. Chống ăn mòn, phòng mỏi, sút rung chấn, có khả năng thấm tia X. | Độ cứng cao, trọng lượng nhẹ. Xem thêm: Cách gửi link qua zalo cực nhanh chóng chắc chắn bạn sẽ cần, cách gửi link cho người lạ trên zalo Kháng hóa chất, kháng cháy, không dẫn năng lượng điện dẫn nhiệt, không thấm nước. Chống bào mòn hiệu quả. |
| Độ bền kéo | 700 MPA | 1000 MPA |
| Tính đàn hồi | 72.5 GPA | 651.5 GPA |
| Ứng dụng | Được dùng rộng rãi trong nghành nghề hàng không vũ trụ, cơ khí chế tạo, y tế, thể thao. | Được cần sử dụng làm ống dẫn, bể chứa, vật tư cách điện giải pháp nhiệt. |
So với tua thủy tinh, tua carbon bao hàm thế bạo phổi nổi trội về chất lượng độ bền chắc, hoàn toàn có thể uốn cong, kéo căng mà không bị nứt vỡ.
Những câu hỏi xoay quanh gai carbon
Được coi là vật liệu công nghệ cao của nuốm kỷ 21, nhiều loại sợi này nhận được nhiều sự niềm nở của fan dùng. Ngoài những thông tin cốt lõi vừa mới được Phúc Bền cung cấp, còn vô vàn thắc mắc đang ngóng được giải đáp, tiêu biểu vượt trội như:
Sợi carbon có tái chế được không?
Câu vấn đáp là: “không dễ, nhưng lại vẫn rất có thể tái chế”. Các nhà khoa học trên thế giới đã phân tích và nghĩ về ra cách nghiền nát tua carbon rồi trộn vào bê tông để tăng khả năng thoát nước.
Loại bê tông bao gồm chứa carbon này được ứng dụng một trong những khu vực độc hại hoặc liên tiếp mưa lũ, góp thấm và thoát nước nhanh. Tuy nhiên, chất liệu có kĩ năng chịu lực không cao nên chỉ cân xứng với những đk nhất định.
Sợi carbon có điểm mạnh gì so với kim loại?
So với kim loại, gai carbon có tương đối nhiều ưu ưu thế như:
Siêu nhẹ, chỉ bởi 1/4 – 01/05 khối lượng riêng rẽ của sắt, bằng 50% của gai thủy tinh, nhưng vẫn bảo vệ khả năng chịu lực tốt.Cứng rộng thép vội vàng 5 lần.Tính lũ hồi của carbon fiber cao cấp 7 lần sắtNhờ đó, một số loại sợi này được áp dụng trong nhiều nghành đời sống, sửa chữa thay thế cho kim loại. Tuy nhiên, gai carbon bao gồm tính giòn và khả năng dẫn điện nên cần có một lớp đậy nhựa mặt ngoài.
Tạm kết
Chúng ta đang vừa tò mò nhiều thông tin hữu dụng về sợi carbon, biết được điểm sáng cấu tạo, sứ mệnh và vận dụng của siêu vật liệu này trong đời sống. Trải qua bài viết, Phúc Bền mong muốn đã đem lại cho quý khách hàng những giải mã đáp thỏa đáng, đồng thời sản phẩm thêm những kiến thức cần thiết để thực hiện hiệu quả.
Chúng ta sẽ nghe nhiều về sợi carbon, biết được rằng gai carbon thường được sử dụng trong những đồ vật có giá trị cao và bao gồm độ bền lớn. Mặc dù sợi carbon là gì? điểm lưu ý của nó thế nào và vì sao lại được rất nhiều nhà sản xuất mến mộ sử dụng cho vậy?
Sợi carbon là gì?
Sợi carbon là 1 trong loại sợi công nghiệp gồm chứa ~90% là carbon (C) kết hợp với một số hóa học khác. Tua carbon tất cả đặc tính là mảnh, dịu và năng lực chịu sức nóng cao, gồm độ cứng và kỹ năng chịu tải béo (gấp thép tới 5 lần) bắt buộc sợi carbon được sử dụng phổ biến trong các ngành công nghiệp nhất là sản xuất xe cộ ô tô, máy bay...
Sợi carbon
Lý vày sợi carbon nhẹ với bền?
Do tua carbon được cấu thành từ bỏ 90% những nguyên tử carbon, mà các nguyên tử carbon có trọng lượng chỉ 12g/mol (nhẹ rộng 5 lần sắt) nên sợi carbon từ đó cũng thừa tận hưởng được tính năng nhẹ của carbon.
Kim cưng cửng hoặc than chỉ cũng được cấu tạo từ nhân tố carbon mặc dù nhiên cấu trúc sắp xếp không giống nhau nên đặc thù vật lý của những chất này cũng không giống nhau.
Kim cưng cửng được cấu thành từ bỏ carbon có cấu trúc phân xử quyết lục giác nên vô cùng chắn chắn chắn, bao gồm độ cứng và chất lượng độ bền cực cao cũng chính vì thế dựa vào kết cấu của kim cưng cửng và vận dụng các technology kỹ thuật, các kỹ sư đã tạo ra ra làm từ chất liệu có cấu trúc đơn nhất có kỹ năng bền, chịu lực và chịu nóng tốt đó là sợi carbon.
Cấu trúc gai carbon gần tương tự kim cương vậy
Ứng dụng của sợi carbon
Sợi carbon có kết cấu cực mảnh, mỗi sợi carbon gồm độ khủng chỉ được xem bằng micromet (1/triệu của 1 m), size còn nhỏ dại hơn cả các sợi tơ nhện vào tự nhiên cũng chính vì thế khi dệt những sợi carbon lại với nhau ta sẽ được một sản phẩm vô cùng vững chắc chắn. Ứng dụng đầu tiên của sợi carbon là được áp dụng trong nghành quân sự với các sản phẩm như xe cộ tăng, tên lửa.
Đã rộng 50 năm kể từ khi lần thứ nhất sợi carbon ra đời, tuy nhiên tính đến ngày nay tua carbon ko được sử dụng thông dụng bởi dễ dàng quá trình sản xuất sợi carbon vô cùng phức hợp và tốn nhát dẫn tới ngân sách của nó quá cao, tua carbon chỉ được áp dụng trong các thành phầm cao cấp.
Mặc cho dù công nghệ hiện thời đã vạc triển, tín đồ ta đã áp dụng nhiều cách thức khác nhau với mục tiêu nhằm giảm giá thành của gai carbon, chuyển các sản phẩm làm từ gai carbon sát hơn với quý khách tuy nhiên bởi trong quá trình sản xuất lượng vật liệu tiêu hao lớn, chi phí đầu bốn cho máy móc, nhân công cao cũng chính vì vậy chi phí của sợi carbon vẫn ở mức cao so với mặt phẳng chung. Nếu bạn đang mong sử dung các sản phẩm được gia công từ gai carbon với chi phí rẻ thì e rằng bạn phải chờ một khoảng thời hạn dài nữa đấy.
Ứng dụng thịnh hành nhất của sợi carbon sẽ là sản xuất các phụ tùng, phụ kiện trong sản xuất ô tô cao cấp, máy bay bởi bây giờ các sản phẩm động cơ rất khó có thể cách tân cao hơn vậy thì việc áp dụng sợi carbon nhằm cải thiện hiệu suất của cồn cơ, sút nhiên liệu tiêu hao, tăng mức độ bền... Là vấn đề cần thiết. Sợi carbon cũng rất được sử dụng trong một vài sản phẩm phổ biến khác như bắt buộc câu cá, sản phẩm công nghệ vi tính, xe đạp cao cấp...
