Porównanie
włosa
ludzkiego (jasny) i pojedynczej nici włókna węglowego
Tkanina z włókna węglowego
Włókno węglowe (włókno karbonizowane) –
włókno
powstające w wyniku kontrolowanej
pirolizy
poliakrylonitrylu
i innych
polimerów
organicznych, składające się prawie wyłącznie z rozciągniętych struktur
węglowych
podobnych
chemicznie
do
grafitu
.
Ich wysoce zorganizowana struktura nadaje im dużą wytrzymałość mechaniczną, a fakt, że składają się prawie wyłącznie z grafitu, powoduje, że są one nietopliwe i odporne chemicznie. Włókna te są stosowane jako materiał konstrukcyjny w wielu
laminatach
, które wspólnie nazywa się czasami "karbonami". Dodatek włókien węglowych powoduje też wzmocnienie żagli
jachtowych
oraz powoduje polepszenie właściwości materiału z którego wykonywane są
namioty
.
Włókna te dzieli się na dwa rodzaje:[]
- Właściwe włókna węglowe, które zawierają 80-98% węgla, ich
grafitowa
struktura jest słabo rozwinięta i mało zorientowana; włókna węglowe z poliakrylonitrylu mają
moduł Younga
E ok. 90
GPa
, a
wytrzymałość na rozciąganie
Rr ok. 900 MPa.
- Włókna grafitowe zawierają ok. 99% węgla z dobrze wykształconą i zorientowaną grafitową strukturą
krystaliczną
; włókno grafitowe z poliakrylonitrylu mają moduł E ok. 420 GPa, wytrzymałość Rr ok. 2 500 MPa.
Karbon to potoczne, nietechniczne określenie
laminatów
z włókien węglowych i
materiałów kompozytowych
opartych na tych włóknach.
Zastosowania
Włókno węglowe stosowane jest coraz częściej w przemyśle jako zbrojenie laminatów opartych na żywicach epoksydowych wysokiej jakości. Stosowane jest szczególnie tam gdzie wymagana jest wysoka wytrzymałość produktu w połączeniu z małym ciężarem. Przykładowo przemysł energetyczny wykorzystuje takie
laminaty
do produkcji łopat
elektrowni wiatrowych
, w przemyśle lotniczym do wytwarzania
śmigieł
i komponentów wzmacniających strukturę kadłuba i skrzydeł, w produkcji
jachtów
do elementów szczególnie narażonych na duże obciążenia jak stery, miecze, maszty, kadłub, a nawet jako wzmocnienie żagli. Od dawna materiał ten stosowany jest w dziedzinie sportów ekstremalnych, bolidy
Formuły 1
zbudowane są głównie z karbonu.
Producenci
PAN aerospace/high end carbon fiber:
- Toray Industries (largest worldwide manufacturer)
- Toho Tenax
- Mitsubishi Rayon
- Hexcel
- Cytec Industries
- Schunk Gruppe
Linki zewnętrzne