Để sản xuất một sợi carbon, các nguyên tử carbon được liên kết với nhau trong tinh thể song song với trục dài của sợi. Vài nghìn sợi carbon gộp lại với nhau để tạo thành, có thể được sử dụng bởi chính nó hoặc dệt thành vải.
Các tính chất của sợi carbon như: độ cứng cao, độ bền kéo cao, trọng lượng thấp, kháng hóa chất cao, chịu được nhiệt độ cao và giãn nở nhiệt thấp, được sử dụng phổ biến trong nghành hàng không, công trình dân sự, quân sự, ô tô thể thao…, tuy nhiên nó có giá thành tương đối đắc so với các loại sợi tương tự như sợi thủy tinh hay sợi nhựa.
Sợi carbon thường được kết hợp với các vật liệu khác để tạo thành vật liệu tổng hợp, khi kết hợp với một loại nhựa tạo thành polyme sợi carbon gia cố, khi kết hợp với than chì sẽ tạo thành hợp chất carbon-carbon có khả năng chịu nhiệt rất cao.
Carbon Fiber Là Gì?
Sợi carbon là sản phẩm được chế tạo chủ yếu từ carbon. Hàm lượng carbon khoản 90% hoặc nhiều hơn với sợi có modul đàn hồi tiêu chuẩn và 100% sợi carbon có modul đàn hồi cao. Bên cạnh carbon, Nito là nguyên tố chính trong sợi carbon. Sợi carbon được sản xuất bằng cách nung sợi polyacrylonitrile (PAN), sợi dầu hoặc một sợi hữu cơ khác trong khí trơ để phân tách các yếu tố khác carbon. Ít nhất 90% sợi carbon thương mại là sợi carbon PAN, bởi vì sợi carbon PAN ưu việt hơn so với sợi dầu về mặt cân bằng hiệu suất, chi phí thấp hơn, dễ sử dụng…
tấm sợi carbon fiber
Hai tính năng ưu việt cửa sợi carbon là cường độ cao và trọng lượng nhẹ. Trọng lượng riêng của sợi carbon bằng ¼ trọng lượng riêng của sắt. Sợi carbon cũng nhẹ hơn nhôm và sợi thủy tinh có trọng lượng riêng lần lượt là 2,7 và 2,5. Ngoài ra, sợi carbon có cường độ cao và modul đàn hồi lớn, cường độ của nó được xác định bằng cách chia độ bền kéo cho trọng lượng riêng, xấp xỉ gấp 10 lần so với cường độ của sắt, modul đàn hồi được xác định bằng cách chia modul đô giãn dài cho trọng lượng riêng, gấp 7 lần so với modul đàn hồi của sắt. Đó là lý do sợi carbon là vật liệu nhẹ, phù hợp để thay thế các loại vật liệu kim loại thông thường. Đây là loại vật liệu có độ tin cậy cao đảm bảo độ ổn định trong thời gian dài, ngay cả dưới điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Sợi Carbon Bền Và Nhẹ! Tại Sao?
Khối lượng nguyên tử của nguyên tố carbon nhẹ hơn khối lượng nguyên tử kim loại, sợi carbon được tạo thành từ nguyên tử carbon, đó chính là nguyên nhân vì sao sợi carbon có trọng lượng nhẹ.
Vì các vật chất có cấu tạo từ sợi carbon có trọng lượng nhẹ như: than củi, than chì, than hoạt tính, kim cương đều được tạo thành từ nguyên tử carbon. Sợi carbon cũng thuộc nhóm này nên cũng có tính chất tương đồng như kim cương. Kim cương là loại vật liệu có độ cứng rất cao và bền, còn than chì thề mềm và trơn. Sự khác nhau giữa chúng là do chúng có cấu tạo tinh thể khác nhau, cụ thể: than chì mềm, không bền vững là do cấu trúc tinh thể không theo trật tự, trong khi kim cương có cấu trúc tinh thể rất trật tự và đồng đều nên rất cứng và bền. Sợi carbon có cấu trúc mạng lưới hai chiều với các nguyên tố carbon sắp xếp trật tự thẳng hàng và quấn lấy nhau, trong khi kim cương có cấu trúc tinh thể ba chiều.
Ứng Dụng Của Sợi Carbon.
Trong những thập niên gần đây, sợi carbon được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: máy bay dân dụng, giao thông vận tải, công nghiệp…chịu được kiều kiện làm việc khắc nghiệt như nhiệt độ cao, hóa chất trơ bền cơ học.
Ống carbon fiber
Ngày nay, Nhật Bản là nước sản xuất 50% sản lượng sợi carbon toàn cầu và nhà máy sản xuất sợi carbon lớn nhất thế giới đặt ở nước này trong khi Mỹ là thị trường chiếm 60% sản lượng sợi carbon.
Tube carbon fiber
Trong tương lai, sợi carbon cũng sẽ là loại vật liệu có trọng lượng nhẹ và đáng tin cậy của nhiều nhà sản xuất và sẽ được ứng dụng rộng rãi hơn nếu chi phí sản xuất loại vật liệu này được giãm xuống.
