اخبار و مطالب روز نساجی : الیاف

الیاف کربن

Carbon Fibre

الیاف کربن از 95 درصد اتم‌های کربن تشکیل شده است و این ماده بادوام لیفی محصولی از فناوری مدرن است. اتم‌های کربن در کریستال‌های میکروسکوپی موازی با محور طولی لیف به هم متصل می‌شوند. همترازی کریستالی الیاف باعث می گردد که نسبت به اندازه شان بسیار مستحکم باشند. چندین هزار الیاف کربن به هم تابیده می شوند تا یک نخ را تشکیل دهند که ممکن است به تنهایی استفاده شود یا به صورت پارچه بافته شود. الیاف کربن معمولا با مواد دیگر ترکیب می شوند و کامپوزیت ها را تشکیل می دهند.
بنابراین قوی ترین الیاف کربن که به مراتب باریک تر از تار موی انسان هستند، ده برابر قوی تر از فولاد و هشت برابر قوی تر از آلومینیوم هستند در حالیکه از نظر وزنی 5 برابر از فولاد و 1.5 برابر از الومینیوم سبک تر هستند. علاوه بر این، مقاومت خوردگی آنها نسبت به تمام ساختارهای فلزی شناخته شده بهتر است و هنگامی که با رزین های مناسب ترکیب شوند، یکی از مقاوم ترین مواد موجود در برابر خوردگی را حاصل خواهند کرد.
الیاف کربن استحکام کششی بالایی دارند و نسبت به اندازه خود بسیار قوی هستند. همچنین یک ماده بسیار سبک وزن است.
قطر هر لیف 5-10 میکرون است. برای درک میزان باریکی این الیاف می توان چنین بیان داشت که یک میکرون معادل 0.001 میلی متر است و یک رشته تار عنکبوت بین 3 تا 8 میکرون است.


مشخصات و کاربردهای الیاف کربن
الیاف کربن دو برابر سخت تر و پنج برابر مستحکم تر از فولاد هستند. ویژگی دیگرشان این است که آنها از نظر شیمیایی بسیار مقاوم هستند و تحمل دمای بالا را داشته و انبساط حرارتی کمی دارند.
الیاف کربن یکی از مواد مهم مهندسی هستند و  در ساخت هواپیما، خودرو با کارایی بالا، سازه ساختمان، تجهیزات ورزشی و آلات موسیقی و بسیاری موارد دیگر کاربرد دارند.

دسته بندی الیاف کربن بر اساس تعداد فیلامنت
هر تاو متشمل از هزاران رشته کربن است که با استفاده از پوشش دهی با یک نوع ماده آلی یا آهارزنی به هم متصل شده اند.
1.رشته الیاف کمتر از 24000فیلامنت که اصطلاحاً تاو (TOW) کوچک یا سبک نامیده می‌شوند،
2.رشته الیاف بیشتر از 24000فیلامنت که اصطلاحاً تاو بزرگ یا سنگین نامیده می‌شوند،

دسته بندی الیاف کربن بر اساس ویژگی خواص مکانیکی
1.الیاف کربن با مدول الاستیک بالا (350-450 GPa)
2.الیاف کربن با مدول متوسط( 250-350 GPa )
3.الیاف کربن با مقاومت کششی بالا و مدول پایین (مقاومت کششی بیشتر از 3000 مگا پاسکال و مدول کمتر از 2000گیگا پاسکال (مدول فولاد حدود 200 گیگا پاسکال می‌باشد)

دسته‌بندی الیاف کربن بر اساس ماده پیش ساز
• الیاف کربن تولید شده از پلی اکریلونیتریل
•  الیاف کربن تولیدشده از قیر صنعتی، قیر مزو فاز، قیر ایزوتروپیک،
• الیاف کربن تولید شده از الیاف ویسکوز ریون (ابریشم مصنوعی)
• الیاف کربن تولید شده از فاز گازی

دسته بندی الیاف کربن بر اساس دمای نهایی عملیات حرارتی
1.الیاف MH (دمای عملیات حرارتی بالاتر از 2000درجه سلسیوس، محتوای کربن بیش از 99 درصد وزنی)؛
2.الیاف SH (دمای حدود 1500درجه سلسیوس، محتوای کربن 91الی 99 درصد وزنی)
3.الیاف TH (دمای کمتر از 1000درجه سلسیوس با استحکام پایین ، محتوای کربن بالای 60درصد وزنی)

تولید الیاف کربن
تولید الیاف کربن به صورت خلاصه شامل سه فاز زیر می‌باشد:

فاز اکسیداسیون
در این مرحله الیاف پیش ساز هم‌زمان با اعمال کشش تحت عملیات حرارتی اکسیداسیونی در محدوده دمایی 200تا 3000درجه سلسیوس قرار گرفته و پایدار می شوند.

فاز کربونیزاسیون
پس از فاز اکسیداسیون، الیاف بدون اعمال کشش در دمای 1000درجه سلسیوس در محیط خنثی برای مدت چند ساعت، تحت عملیات حرارتی کربونیزاسیون قرار می‌گیرند.

فاز گرافیتاسیون
الیاف کربن با توجه به ضریب ارتجاعی  مورد نظر در این فاز در محدوده دمایی 3000– 1500درجه سلسیوس حرارت می بینند که موجب بهبود میزان جهت گیری بلورهای کربنی در جهت محور الیاف و سایر ویژگی‌های مکانیکی می‌شود.

♦ منابع مرتبط :

►https://www.pfh.de/en/blog/how-carbon-fibre-made

►https://www.ipsaglobal.net/en/products/carbon-fibre-yarn.html

►https://fa.wikipedia.org/wiki/الیاف_کربن

♦ لینک اشتراک گذاری :

https://B2n.ir/nassajyar1533►

♦ مطالب پیشنهادی :

- انواع الیاف با کارایی بالا: خواص و کاربردهای آن‌ها

- اولین قطار ساخته شده با الیاف کربن در چین راه‌اندازی شد
 

.

لطفاً ما را در شبکه های اجتماعی دنبال کنید.