Włókno węglowe jest dokładnie tak, jak brzmi - włókno wykonane węgiel. Ale te włókna są tylko podstawą. To, co jest powszechnie określane jako włókno węglowe, to materiał składający się z bardzo cienkich włókien atomów węgla. W połączeniu z żywicą polimerową z tworzywa sztucznego pod wpływem ciepła, ciśnienia lub w próżni a materiał kompozytowy powstaje zarówno silny, jak i lekki.
Podobnie jak tkanina, tamy bobrów lub rattanowe krzesło, siła włókna węglowego tkwi w splocie. Im bardziej złożony jest splot, tym bardziej wytrzymały będzie kompozyt. Pomocne jest wyobrażenie sobie drucianego ekranu, który jest spleciony z innym ekranem pod kątem, i inny pod nieco innym kątem i tak dalej, z każdym drutem na każdym ekranie wykonanym z włókna węglowego pasma. Teraz wyobraź sobie, że ta siatka ekranów przesiąknięta jest płynnym plastikiem, a następnie prasowana lub podgrzewana, aż materiał stopi się ze sobą. Kąt splotu, a także żywica zastosowany z włóknem określi wytrzymałość całego kompozytu. Żywica jest najczęściej epoksydowa, ale może być również termoplastyczna, poliuretanowa,
ester winylowy lub poliester.
Alternatywnie można odlewać formę i nakładać na nią włókna węglowe. The kompozyt z włókna węglowego następnie utwardza się, często w procesie próżniowym. W tej metodzie forma służy do uzyskania pożądanego kształtu. Ta technika jest preferowana w przypadku nieskomplikowanych formularzy potrzebnych na żądanie.
Materiał z włókna węglowego ma szeroki zakres zastosowań, ponieważ można go formować przy różnych gęstościach w nieograniczonych kształtach i rozmiarach. Włókno węglowe jest często kształtowane na rurki, tkaniny i tkaniny i może być formowane na zamówienie w dowolną liczbę części i elementów kompozytowych.
Typowe zastosowania włókna węglowego
- Wysokiej klasy komponenty samochodowe
- Ramy rowerowe
- Wędki
- Podeszwy butów
- Kije baseballowe
- Futerały ochronne do laptopów i iPhone'ów
Bardziej egzotyczne zastosowania można znaleźć w:
- Przemysł lotniczy i kosmiczny
- Przemysłu naftowo-gazowego
- Bezzałogowe statki powietrzne
- Satelity
- Samochody wyścigowe Formuły 1
Niektórzy twierdzą jednak, że możliwości włókna węglowego są ograniczone tylko popytem i wyobraźnią producenta. Teraz często występuje włókno węglowe w:
- Instrumenty muzyczne
- Meble
- Sztuka
- Elementy konstrukcyjne budynków
- Mosty
- Łopaty turbin wiatrowych
Gdyby można było powiedzieć, że włókno węglowe ma jakiekolwiek negatywne skutki, byłoby tak koszt produkcji. Włókno węglowe nie jest łatwo produkowane masowo i dlatego jest bardzo drogie. Rower z włókna węglowego z łatwością będzie kosztował tysiące dolarów, a jego zastosowanie w motoryzacji jest nadal ograniczone do egzotycznych samochodów wyścigowych. Włókno węglowe jest popularne w tych produktach, a inne ze względu na stosunek masy do wytrzymałości i odporność na płomienie, tak bardzo, że istnieje rynek syntetyków, które wyglądają jak włókno węglowe. Jednak imitacje są często tylko częściowo z włókna węglowego lub po prostu z tworzywa sztucznego, które wyglądają jak włókno węglowe. Zdarza się to często w ochronnych obudowach komputerów i innych małych urządzeń elektronicznych.
Plusem jest to, że części i produkty z włókna węglowego, jeśli nie zostaną uszkodzone, będą prawie dosłownie trwać wiecznie. To czyni je dobrą inwestycją dla konsumentów, a także utrzymuje produkty w obiegu. Na przykład, jeśli konsument nie będzie skłonny zapłacić za zestaw zupełnie nowych kijów golfowych z włókna węglowego, istnieje szansa, że te kluby pojawią się na wtórnie używanym rynku.
Włókno węglowe jest często mylone włókno szklanei chociaż istnieją podobieństwa w produkcji i niektóre zwrotnice w produktach końcowych, takich jak meble i listwy samochodowe, są one różne. Włókno szklane to polimer który jest wzmocniony tkanymi pasmami szkła krzemionkowego zamiast węgla. Kompozyty z włókna węglowego są mocniejsze, a włókno szklane ma większą elastyczność. Oba mają różne składy chemiczne, dzięki czemu lepiej nadają się do różnych zastosowań.
Recykling włókna węglowego jest bardzo trudny. Jedyną dostępną metodą pełnego recyklingu jest proces zwany depolimeryzacją termiczną, w którym produkt z włókna węglowego jest przegrzewany w komorze beztlenowej. Uwolniony węgiel można następnie zabezpieczyć i ponownie wykorzystać, a wszelkie użyte materiały wiążące lub wzmocnione (żywica epoksydowa, winyl itp.) Są spalane. Włókno węglowe można również rozbić ręcznie w niższych temperaturach, ale z uzyskanego materiału będzie słabszy ze względu na skrócone włókna, a zatem prawdopodobnie nie będzie stosowany w najlepszym wydaniu podanie. Na przykład duży kawałek rurki, który nie jest już używany, może zostać podzielony, a pozostałe części wykorzystane do obudów komputerów, teczek lub mebli.
Włókno węglowe jest niezwykle przydatnym materiałem stosowanym w kompozytach i będzie nadal zwiększać udział w rynku produkcyjnym. W miarę rozwoju ekonomicznych metod wytwarzania kompozytów z włókna węglowego cena będzie nadal spadać, a więcej branż skorzysta z tego wyjątkowego materiału.