Kuidas süsinikkiudu valmistatakse?

Süsinikkiud, mida nimetatakse ka grafiitkiuks või süsinikgrafiidiks, on valmistatud elemendi süsiniku väga õhukestest kiududest. Süsinikkiududel on kõrge tõmbetugevus ja need on oma suuruse kohta väga tugevad. See on ka väga kerge materjal.

Iga kiu läbimõõt on {{0}} mikronit. Et anda aimu, kui väike see on, on üks mikron 0,0001 millimeetrit. Üks ämblikuvõrgu siidi kiud on 3–8 mikronit.

Omadused ja rakendus

Süsinikkiud on kaks korda jäigemad ja viis korda tugevamad kui teras. Teine omadus on see, et need on väga keemiliselt vastupidavad ja taluvad madalat soojuspaisumist kõrgel temperatuuril.

Süsinikkiud on olulised insenerimaterjalid lennukite, suure jõudlusega sõidukite, spordivarustuse ja muusikariistade ehitamisel.

Kuidas süsinikkiudu valmistatakse

Süsinikkiud on valmistatud orgaanilistest polümeeridest. Need polümeerid koosnevad pikkadest molekulide jadadest, mida hoiavad koos süsinikuaatomid. Umbes 90 protsenti süsinikkiududest on valmistatud polüakrüülnitriili (PAN) protsessist. Ülejäänud 10 protsenti on valmistatud rayonist või nafta pigi protsessist.

Tootmisprotsessis kasutatavad gaasid, vedelikud ja muud materjalid tekitavad süsinikkiule teatud efekte, omadusi ja klasse. Kõrgeima kvaliteediga süsinikkiudu parimate moodulomadustega kasutatakse nõudlikes rakendustes, näiteks kosmosetööstuses.

Süsinikkiu tootjad erinevad üksteisest kasutatavate toorainete kombinatsioonide poolest. Tavaliselt käsitlevad nad oma konkreetseid koostisi ärisaladustena.

Tootmisprotsess

Tootmisprotsessis tõmmatakse toorained, mida nimetatakse lähteaineteks, pikkadeks kiududeks. Seejärel kootakse kiud kangaks. Neid saab kombineerida ka muude materjalidega, mis on hõõgniidile keritud või soovitud kuju ja suurusega vormitud.

Tootmisprotsess toimub järgmiselt:

Keerutamine. PAN segatakse teiste koostisosadega ja kedratakse kiududeks, mis pestakse ja venitatakse.

Stabiliseeriv. Keemiline muutmine sideme stabiliseerimiseks.

Karboniseerimine. Stabiliseeritud kiud kuumutatakse väga kõrgel temperatuuril, et moodustada tihedalt seotud süsinikkristalle.

Pinna töötlemine. Kiudude pind oksüdeeritakse, et parandada sidumisomadusi.

Suuruse määramine. Kiud kaetakse ja keritakse poolidele. Seejärel laaditakse need ketrusmasinatele, mis keeravad kiud erineva suurusega lõngadeks.

Kangasteks koomise asemel võib kiududest moodustada komposiite. Komposiitmaterjalide moodustamiseks võib kiudude sidumiseks plastpolümeeriga kasutada kuumust, survet või vaakumit.

Asjad, millega arvestada

Süsinikkiudude valmistamisel on mitmeid väljakutseid, sealhulgas:

Vajadus kuluefektiivsema taastamise ja remondi järele.

Pinnatöötlusprotsess peab olema hoolikalt reguleeritud, et vältida aukude tekkimist, mis võivad põhjustada defektseid kiude.

Ühtlase kvaliteedi tagamiseks on vajalik hoolikas kontroll.

Kaare tekkimine ja lühised elektriseadmetes süsinikkiudude tugeva elektrijuhtivuse tõttu.

Tervise- ja ohutusprobleemid, sealhulgas nahaärritus ja hingamisprobleemid.