الیاف کربن (Carbon fiber) چیست؟
الیاف کربن رشته الیافی است که از حرارت دادن مواد آلی (ریون) که قسمت عمده ی آن کربن است، با قرار دادن در محیط گازهای بی اثر بدست می آید. کامپوزیت کربن یا فیبر کربن ترکیبی از الیاف کربن با ماتریسی مثل اپوکسی است که این روزها به وفور در صنایع خودروسازی، هواپیما و پهپاد، ربات‌ها و حتی گوشی و تبلت به کار می‌رود. بهترین مزایای الیاف کربنی مقاومت کششی بسیار بالای ان نسبت به وزن است. الیاف کربن در برابر اشعه X نفوذناپذیر است. رشته های الیاف کربن از فیبر کربنی ساخته می شود که در اشکال بلوری گوناگونی ساخته می شود. الیاف کربنی ضریب الاستیک بالاتری نسبت به الیاف شیشه و کولار دارد.
الیاف کربن به سه روش تولید میشود. روش اول الیاف کربن ساخته شده از مواد طبیعی است. مورد بعدی الیاف کربن ساخته شده از قیر است و در نهایت مورد آخر، الیاف کربن ساخته شده از پلی اکریل نیتریل(PAN) است. اینگونه منابع تولید تفاوت هایی را شامل میشوند. در ادامه به تفاوت آن ها می‌پردازیم.
مقایسه ی فیبر کربنی ساخته شده از قیر و پلی اکریل نیتریل
فیبر مصنوعی ساخته شده از پلی اکریل نیتریل (PAN)مقاومت بسیار بالایی دارد ولی از لحاظ هزینه مقرون به صرفه نیست و تامین کنندگان ازخرید آن طفره می روند. الیاف ساخته شده از قیر که از تقطیر زغال سنگ به دست می آید، نسبت به الیاف مصنوعی ارزان تر است اما از مقاومت و مدول پایین تری برخوردار است. همچنین پلی اکریلی نیتریل به دلیل خواصی که دارد، ازدیاد طول پیدا نمی‌کند.
ویژگی های الیاف کربن
یکی از ویژگی های این لیف، وزن بسیار پایین آن است. مورد دیگر مقاومت کششی بالای آن است. این الیاف قابلیت اشتعال زیادی ندارد و حرارت شکل و فرم آن را عوض نمی کند. الیاف کربن رسانای الکتریکی خوبی است که این بسته به شایط میتواند یک مزیت یا یک عیب به حساب بیاید. مورد دیگری که باید به آن اشاره کرد، مقاومت بسیار خوب این فیبر در برابر بیشتر مواد شیمیایی و قلیایی است.
معایب فیبر کربنی
کربن رسانای الکتریکی است که این امر سبب ایجاد اتصال کوتاه در قطعات غیر عایق می شود. یکی دیگر از مواردی که بسته به شرایط ممکن است یک عیب محسوب شود، تغییر طول کم آن است و به همین دلیل آن را ترد و شکننده می‌دانند. مورد دیگر قیمت فیبر کربن است که به نسبت سایر الیاف، صرفه اقتصادی کمتری دارد. آخرین موردی که می‌توان به آن اشاره داشت پایین بودن مقاومت ضربه ای در برابر ضربات ناگهانی است.
موارد مصرف الیاف کربن در صنایع مختلف
الیاف کربن در سازه های عمرانی جهت مقاوم سازی، ساخت انواع لمینبت و پوشش، تثبیت قدرت الیاف در بتن، دیواره تونل ها و ... به کار می رود.
کاربرد این الیاف در صنعت خودروسازی بسیار مشهود است. ساخت بدنه خودرو و هواپیما از جمله کاربرد های این لیف هستند. به دلیل استحکام بالای این لیف در برابر وزن کم آن، استقبال زیادی از آن شده است. به صورتی که بیشتر لوازم داخل هواپیما مانند میز و نگهدارنده ها در داخل کابین هواپیما از این جنس هستند. همچنین قسمت هایی از موتور و دماغه هواپیما همگی ساخته شده از الیاف کربن هستند. صنعت پزشکی نیز استفاده زیادی از این لیف دارد و در ساخت اندام های مصنوعی، پروتزها و موارد دیگر از آن ها بهره میگیرد.
جمع بندی
الیاف کربن یک رشته الیاف است که از حرارت دادن موادی که عمده آن‌ها را کربن تشکیل می‌دهد، در مجاورت گازهای بی اثر، ساخته میشود. فیبر کربن در سال 1960 به منظور بهره‌گیری در اهداف نظامی تولید شد. الیاف کربن مشکی رنگ، به صورت حلال در آب و کاملاً بدون بو است و در برابر انواع اسیدها، بازها و مواد آلی مقاوم است. در این مقاله به بررسی ویژگی های الیاف کربن و کاربرد آن در صنایع مختلف پرداختیم. امیدواریم این مقاله رضایت شما را به همراه داشته باشد.