Шта су карбонска влакна?
Карбонска влакна су угљеничне јединице дугог ланца сличне графиту које имају умрежену структуру. Умрежене јединице угљеника дугог ланца настају због својства катенације атома угљеника, тј. повезаности атома сличног елемента.
Томас Елва Едисон је заслужан за стварање прве угљеничне нити за тестирање у електричној нит сијалице користећи природни памук.
Прекурсори су сирови елементи који се користе у производњи угљеничних влакана.
Како се праве карбонска влакна?
Већина угљеничних влакана је направљена од процеса који се зове полиакрилонитрил или ПАН. У том процесу, плоча од влакана је изложена тако високој топлоти да је скоро све осим самог угљеника сагорело.
Кораци за производњу нормалних угљеничних влакана:
1: Полимеризација: Да би се направио дуголанчани полимер, прекурсор се полимеризује.
2: Предење: Након тога, полимер се преде у дуга влакна. Обично се користе хемијски и механички поступци.
3: Оксидирање: Влакно се стабилизује загревањем на ваздуху. Он апсорбује кисеоник из ваздуха и пролази кроз софистицирани процес атомског преуређивања како би стабилизовао влакно.
4: Карбонизација: У недостатку кисеоника, високотемпературни третман оксидисаних и стабилизованих влакана помаже у губитку неугљеничних атома, што резултира у чврсто збијеним угљеничним влакнима.
5: Површинска обрада: Карбонизована влакна имају слабу способност везивања, што им отежава спајање са епоксидним смолама да би се добио композит. Да би се стекла ова способност везивања, површина се третира одговарајућим хемикалијама.
6: Димензионисање: За заштиту, влакна су обложена епоксидом, најлоном, полиестером и другим материјалима. Ово се назива димензионирањем.
Сирови лист од угљеничних влакана се затим спаја са другим металима (важан део разумевања проводљивости угљеничних влакана), а резултујуће једињење се третира и димензионира коришћењем хемијских процеса.
Процес је дубински и самим тим скуп.
ПОВЕЗАНЕ: 5 забавних употреба за листове од карбонских влакана
Да ли је карбонска влакна проводљива сама по себи?
Не, угљенична влакна нису превише проводљива када се не комбинују ни са чим другим, ни у погледу топлотне ни електричне проводљивости.
Када је реч о топлотној проводљивости (способности провођења топлоте), угљенична влакна су просечна. Релативно висококвалитетна угљенична влакна имају приближно исту топлотну проводљивост као силицијум, а чак и врхунска угљенична влакна имају мању проводљивост од алуминијума.
Обична стара карбонска влакна су мало боља када је у питању електрична проводљивост, иако још увек нису проводљива као већина метала. Када се користи као електрични проводник, најбоље је модификовати карбонска влакна тако што ћете их преплитати са другим металима или стварањем електропроводљивијег угљеничног алотропа попут дијаманта или графита.
Како можемо учинити карбонска влакна проводљивијим?
Да би се повећала електрична проводљивост, угљенична влакна треба третирати другим материјалима када се изолују. Најбоља једињења за комбиновање са угљеничним влакнима у циљу повећања проводљивости су латекс за јонску проводљивост (кроз течност) и силицијум диоксид за електронску проводљивост (кроз чврсту материју).
Постоје угљенични алотропи који проводе топлоту много боље од дијаманта од угљеничних влакана --, а посебно проводе топлоту до 100 пута ефикасније од обичних угљеничних влакана. Стварање ових алотропа је далеко од лаког, али постоје процеси који укључују притисак, топлоту и друге хемијске реакције које омогућавају трансформације. Ако се угљенична влакна третирају овим угљеничним алотропима када су спремни, топлотна проводљивост угљеничних влакана може се вишеструко повећати.
Дакле, да ли су карбонска влакна проводљива? Не толико у свом основном стању, али то се може лако променити уз мало науке.
ПОВЕЗАН: За шта се користи омот од карбонских влакана?
Да ли су карбонска влакна проводљива у поређењу са металом?
Не само по себи, не. Међутим, када се третира другим металима, јесте.
Сама по себи, угљенична влакна нису одличан проводник електричне енергије у поређењу са металом. У ствари, већина метала проводи електричну енергију око 1000к, као и обична карбонска влакна. Чак и када се третирају другим материјалима, угљенична влакна још увек нису тако добра као метал када је у питању проводљивост електричне енергије. Метали попут сребра, алуминијума и бакра су посебно добри у вођењу електричне енергије, и даље око 100 пута брже од угљеничних влакана третираних добрим проводницима електричне енергије.
Провођење топлотне енергије је друга прича. Када су добро направљена и правилно третирана, угљенична влакна су заправо проводљивија од топлоте од метала високе проводљивости попут бакра.
Која је употреба проводних угљеничних влакана?
Обрађена карбонска влакна се користе у луксузним предметима као што су шлемови и пртљаг који имају користи од тога што су лагани и издржљиви. Али проводљивост карбонских влакана сија у више индустријских употреба као што је облагање контејнера у инжењерским и ваздухопловним пројектима.
Наука и даље ради на побољшању електричне проводљивости угљеничних влакана. Због своје врхунске издржљивости, отпорности на топлоту, мале тежине и мале величине у поређењу са стварима попут металних жица, очекује се да ће се производи од угљеничних влакана много више користити као проводници у будућности.
Карбонска влакна имају много невероватних квалитета. Једна од њих су његове невероватне способности топлотног или електричног проводника када се третирају другим металним композитима.
