Hiilikuitu on täsmälleen miltä se kuulostaa - kuidusta, joka on valmistettu hiili. Mutta nämä kuidut ovat vain perusta. Se, jota yleisesti kutsutaan hiilikuituksi, on materiaali, joka koostuu erittäin ohuista hiiliatomien filamenteista. Kun se on sidottu muovipolymeerihartsin kanssa lämmöllä, paineella tai tyhjössä a komposiitti materiaali muodostuu, joka on sekä vahva että kevyt.
Aivan kuten kankaalla, majavan patoilla tai rottinki-tuolilla, hiilikuitun vahvuus on kudoksessa. Mitä monimutkaisempi kudonta, sitä kestävämpi komposiitti on. On hyödyllistä kuvitella langanäyttö, joka on kudottu toiseen kuvaruutuun kulmassa, ja toinen hiukan eri kulmassa ja niin edelleen, jokaisessa seulassa jokaisessa lankassa on hiilikuitua säikeitä. Kuvittele nyt tämä nestemäiseen muoviin upotettu seulaverkko, jota sitten puristetaan tai lämmitetään, kunnes materiaali sulaa yhteen. Kudoksen kulma sekä hartsi kuidun kanssa käytettynä määrittää kokonaisen komposiitin lujuuden. Hartsi on yleisimmin epoksi, mutta se voi olla myös kestomuovi, polyuretaani, vinyyliesteri tai polyesteri.
Vaihtoehtoisesti muotti voidaan valaa ja hiilikuitut levittää sen päälle. hiilikuitukomposiitti Sen jälkeen annetaan kovettua, usein tyhjöprosessilla. Tässä menetelmässä muottia käytetään halutun muodon saavuttamiseen. Tämä tekniikka on suositeltava yksinkertaisille muodoille, joita tarvitaan tarpeen mukaan.
Hiilikuitumateriaalilla on laaja käyttöalue, koska sitä voidaan muodostaa eri tiheyksillä rajattomiin muotoihin ja kokoihin. Hiilikuitu muotoillaan usein letkuiksi, kankaiksi ja kankaiksi, ja ne voidaan muokata mittatilaustyönä mihin tahansa määrään komposiittiosia ja kappaleita.
Hiilikuidun yleiset käyttötavat
- Huippuluokan autojen komponentit
- Polkupyörän rungot
- Kalastusvavat
- Kenkäpohjat
- Baseball-lepakot
- Suojalaukut kannettaviin tietokoneisiin ja iPhoneihin
Lisää eksoottisia käyttötarkoituksia löytyy:
- Ilmailu ja ilmailu
- Öljy- ja kaasuteollisuus
- Miehittämättömät ilma-alukset
- satelliitit
- Formula-1 kilpa-autot
Jotkut väittävät kuitenkin, että hiilikuitumahdollisuuksia rajoittaa vain kysyntä ja valmistajan mielikuvitus. Nyt on jopa tavallista löytää hiilikuitua:
- Soittimet
- Huonekalut
- Taide
- Rakennusten rakenneosat
- sillat
- Tuuliturbiinin terät
Jos hiilikuitulla voidaan sanoa olevan vähentämisiä, niin olisi tuotantokustannus. Hiilikuitua ei ole helppo massatuotanto, joten se on erittäin kallis. Hiilikuitupyörä kulkee helposti tuhansilla dollareilla, ja sen käyttö autoalalla on edelleen rajoitettu eksoottisiin kilpa-autoihin. Hiilikuitu on suosittu näissä esineissä, ja muut johtuvat sen paino / lujuussuhteesta ja vastustuskyvystä liekille niin paljon, että on olemassa markkinoita synteettisille aineille, jotka näyttävät hiilikuiduilta. Jäljitelmät ovat kuitenkin usein vain osittain hiilikuitua tai yksinkertaisesti muovia, jotka on valmistettu näyttämään hiilikuiduista. Tämä tapahtuu usein tietokoneiden ja muun pienen kulutuselektroniikan suojaamisvaippaissa.
Haittapuoli on, että hiilikuitutuotteet ja tuotteet, elleivät ne ole vaurioituneet, kestävät melkein kirjaimellisesti ikuisesti. Tämä tekee heistä hyvän sijoituksen kuluttajille ja pitää tuotteet myös liikkeessä. Esimerkiksi, jos kuluttaja ei halua maksaa kokonaan uusista hiilikuitugolfmailoista, on olemassa mahdollisuus, että nämä seurat avautuvat käytetyillä jälkimarkkinoilla.
Hiilikuitu sekoitetaan usein lasikuituja vaikka lopputuotteissa, kuten huonekaluissa ja autojen muovauksissa, valmistuksessa ja eräissä risteytymisissä on yhtäläisyyksiä, ne ovat erilaisia. Lasikuitu on polymeeri jota vahvistetaan piidioksidin kudottuilla säikeillä hiilen sijasta. Hiilikuitukomposiitit ovat vahvempia, kun taas lasikuitulla on enemmän joustavuutta. Ja molemmilla on erilaisia kemiallisia koostumuksia, jotka tekevät niistä paremmin sopivia erilaisiin sovelluksiin.
Hiilikuidun kierrätys on erittäin vaikeaa. Ainoa käytettävissä oleva menetelmä täydelliseen kierrätykseen on prosessi, jota kutsutaan termiseksi depolymeroimiseksi, jossa hiilikuitutuotetta kuumennetaan hapottomassa kammiossa. Vapautettu hiili voidaan sitten kiinnittää ja käyttää uudelleen, ja mikä tahansa käytetty sidosaine tai vahvistettu materiaali (epoksi, vinyyli jne.) Poltetaan pois. Hiilikuitu voidaan myös hajottaa käsin alhaisemmissa lämpötiloissa, mutta tuloksena oleva materiaali tulee olemaan heikompi lyhentyneiden kuitujen takia, joten niitä ei todennäköisesti käytetä parhaimmissaan sovellus. Esimerkiksi suuri osa letkua, jota ei enää käytetä, voidaan halkaista, ja loput osat käytetään tietokonekoteloihin, salkkuihin tai huonekaluihin.
Hiilikuitu on uskomattoman hyödyllinen materiaali, jota käytetään komposiiteissa, ja se kasvattaa edelleen valmistusmarkkinaosuuttaan. Kun uusia menetelmiä hiilikuitukomposiittien tuottamiseksi taloudellisesti kehitetään, hinta jatkaa laskuaan, ja yhä useammat teollisuudenalat hyödyntävät tätä ainutlaatuista materiaalia.