Οι ίνες άνθρακα είναι, ακριβώς όπως ακούγεται - ίνες από άνθρακας. Όμως, αυτές οι ίνες είναι μόνο μια βάση. Αυτό που συνήθως αναφέρεται ως ανθρακονήματα είναι ένα υλικό που αποτελείται από πολύ λεπτά νήματα ατόμων άνθρακα. Όταν συνδέεται μαζί με πλαστική πολυμερή ρητίνη με θερμότητα, πίεση ή υπό κενό α σύνθετο υλικό σχηματίζεται τόσο ισχυρό όσο και ελαφρύ.
Όπως το ύφασμα, τα φράγματα κάστορας ή μια καρέκλα από μπαστούνι, η αντοχή των ινών άνθρακα βρίσκεται στην ύφανση. Όσο πιο περίπλοκη είναι η ύφανση, τόσο πιο ανθεκτικό θα είναι το σύνθετο. Είναι χρήσιμο να φανταστεί κανείς μια οθόνη καλωδίων που είναι συνυφασμένη με άλλη οθόνη υπό γωνία, και άλλο σε ελαφρώς διαφορετική γωνία, και ούτω καθεξής, με κάθε σύρμα σε κάθε οθόνη από ανθρακονήματα σκέλη Τώρα φανταστείτε αυτό το πλέγμα των οθονών που βρέχονται σε υγρό πλαστικό και μετά πιέζονται ή θερμαίνονται έως ότου το υλικό συγχωνεύσει. Η γωνία της ύφανσης, καθώς και η ρητίνη χρησιμοποιείται με την ίνα, θα καθορίσει την αντοχή του συνολικού σύνθετου υλικού. Η ρητίνη είναι συνήθως εποξική, αλλά μπορεί επίσης να είναι θερμοπλαστική, πολυουρεθάνη,
βινυλεστέρας ή πολυεστέρας.
Εναλλακτικά, ένα καλούπι μπορεί να χυθεί και οι ίνες άνθρακα να εφαρμοστούν πάνω του. ο σύνθετες ίνες άνθρακα στη συνέχεια αφήνεται να σκληρυνθεί, συχνά με μια διαδικασία κενού. Σε αυτήν τη μέθοδο, το καλούπι χρησιμοποιείται για την επίτευξη του επιθυμητού σχήματος. Αυτή η τεχνική προτιμάται για απλές φόρμες που απαιτούνται κατ 'απαίτηση.
Το υλικό από ανθρακονήματα έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών, καθώς μπορεί να σχηματιστεί σε διάφορες πυκνότητες σε απεριόριστα σχήματα και μεγέθη. Οι ίνες άνθρακα συχνά διαμορφώνονται σε σωληνώσεις, ύφασμα και υφάσματα και μπορούν να διαμορφωθούν κατά παραγγελία σε οποιονδήποτε αριθμό σύνθετων μερών και τεμαχίων.
Κοινές χρήσεις ινών άνθρακα
- Εξαρτήματα αυτοκινήτου υψηλών προδιαγραφών
- Πλαίσια ποδηλάτων
- ΚΑΛΑΜΙΑ για ψαρεμα
- Σόλες παπουτσιών
- Ρόπαλα του μπέιζμπολ
- Προστατευτικές θήκες για φορητούς υπολογιστές και iPhone
Περισσότερες εξωτικές χρήσεις μπορούν να βρεθούν στο:
- Βιομηχανίες αεροναυτικής και αεροδιαστημικής
- Βιομηχανία πετρελαίου και φυσικού αερίου
- Μη επανδρωμένα εναέρια οχήματα
- Δορυφόροι
- Φόρμουλα-1 αγωνιστικά αυτοκίνητα
Κάποιοι ισχυρίζονται, ωστόσο, ότι οι δυνατότητες για ανθρακονήματα περιορίζονται μόνο από τη ζήτηση και τη φαντασία του κατασκευαστή. Τώρα, είναι ακόμη κοινό να βρείτε ανθρακονήματα σε:
- Μουσικά όργανα
- Επιπλα
- Τέχνη
- Δομικά στοιχεία κτιρίων
- Γέφυρες
- Λεπίδες ανεμογεννητριών
Εάν μπορεί να ειπωθεί ότι οι ίνες άνθρακα έχουν οποιεσδήποτε ζημίες, θα ήταν κόστος παραγωγής. Οι ίνες άνθρακα δεν παράγονται εύκολα μαζικά και επομένως είναι πολύ ακριβές. Ένα ποδήλατο από ανθρακονήματα θα τρέχει εύκολα σε χιλιάδες δολάρια και η χρήση του στην αυτοκινητοβιομηχανία εξακολουθεί να περιορίζεται σε εξωτικά αγωνιστικά αυτοκίνητα. Οι ίνες άνθρακα είναι δημοφιλείς σε αυτά τα είδη και άλλες οφείλονται στην αναλογία βάρους προς αντοχή και στην αντοχή της στη φλόγα, τόσο πολύ ώστε υπάρχει μια αγορά συνθετικών που μοιάζουν με ανθρακονήματα. Ωστόσο, οι απομιμήσεις είναι συχνά μόνο εν μέρει ανθρακονήματα ή απλώς πλαστικό που μοιάζει με ανθρακονήματα. Αυτό συμβαίνει συχνά σε προστατευτικά περιβλήματα μετά την αγορά για υπολογιστές και άλλα μικρά καταναλωτικά ηλεκτρονικά.
Το μειονέκτημα είναι ότι τα μέρη και τα προϊόντα από ανθρακονήματα, εάν δεν υποστούν βλάβη, θα διαρκέσουν σχεδόν κυριολεκτικά για πάντα. Αυτό τους καθιστά μια καλή επένδυση για τους καταναλωτές και διατηρεί επίσης τα προϊόντα σε κυκλοφορία. Για παράδειγμα, εάν ένας καταναλωτής δεν είναι πρόθυμος να πληρώσει για μια σειρά από ολοκαίνουργια κλαμπ γκολφ από ανθρακονήματα, υπάρχει πιθανότητα αυτά τα κλαμπ να εμφανιστούν στη δευτερεύουσα χρησιμοποιημένη αγορά.
Οι ίνες άνθρακα συχνά συγχέονται με υαλοβάμβακα, και ενώ υπάρχουν ομοιότητες στην κατασκευή και κάποια crossover στα τελικά προϊόντα όπως έπιπλα και καλούπια αυτοκινήτων, είναι διαφορετικά. Το φίμπεργκλας είναι ένα πολυμερές που ενισχύεται με υφαντά σκέλη από γυαλί πυριτίας και όχι με άνθρακα. Τα σύνθετα ανθρακονήματα είναι ισχυρότερα, ενώ το fiberglass έχει μεγαλύτερη ευελιξία. Και, και οι δύο έχουν διάφορες χημικές συνθέσεις που τις καθιστούν πιο κατάλληλες για διαφορετικές εφαρμογές.
Η ανακύκλωση των ινών άνθρακα είναι πολύ δύσκολη. Η μόνη διαθέσιμη μέθοδος για πλήρη ανακύκλωση είναι μια διαδικασία που ονομάζεται θερμικός αποπολυμερισμός, όπου το προϊόν ινών άνθρακα υπερθερμαίνεται σε θάλαμο χωρίς οξυγόνο. Ο απελευθερωμένος άνθρακας μπορεί στη συνέχεια να ασφαλιστεί και να επαναχρησιμοποιηθεί, και ό, τι υλικό συγκόλλησης ή ενισχυμένο υλικό που χρησιμοποιήθηκε (εποξυ, βινύλιο κ.λπ.) καίγεται. Οι ίνες άνθρακα μπορούν επίσης να διαχωριστούν χειροκίνητα σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, αλλά το προκύπτον υλικό θα είναι πιο αδύναμη λόγω των βραχύτερων ινών, και κατά συνέπεια πιθανό να μην χρησιμοποιηθεί στις πιο ιδανικές εφαρμογή. Για παράδειγμα, ένα μεγάλο κομμάτι σωλήνα που δεν χρησιμοποιείται πλέον μπορεί να χωριστεί και τα υπόλοιπα μέρη να χρησιμοποιηθούν για περιβλήματα υπολογιστών, χαρτοφύλακες ή έπιπλα.
Οι ίνες άνθρακα είναι ένα εξαιρετικά χρήσιμο υλικό που χρησιμοποιείται σε σύνθετα υλικά και θα συνεχίσει να αυξάνει το μερίδιο αγοράς της παραγωγής. Καθώς αναπτύσσονται περισσότερες μέθοδοι παραγωγής σύνθετων ινών άνθρακα, η τιμή θα συνεχίσει να μειώνεται και περισσότερες βιομηχανίες θα επωφεληθούν από αυτό το μοναδικό υλικό.