Sejarah Serat Karbon

Sejarah Serat Karbon

Elektrik, mentol lampu, Edison dan bacon

Gentian karbon pertama kali digunakan pada tahun 1860 untuk mencipta arka antara dua rod karbon konduktif yang bercas. Elektrik adalah sedikit pertunjukan sarkas ketika itu, dan gentian karbon, seperti yang diketahui, langsung tiada kaitan dengan menyampaikan ciri berprestasi tinggi yang kita ketahui hari ini. Walau bagaimanapun, rintangan haba dan kekonduksian elektrik gentian karbon digunakan dalam pencahayaan, sekali gus membantu mencari blok binaan yang membentuk gentian karbon melalui "pirolisis". Pada tahun 1879, Thomas Edison menggunakan pirolisis untuk menghasilkan filamen gentian karbon, yang kemudiannya digunakan sebagai elektrod di dalam mentol lampu pertama. Filamen ini, yang diperoleh daripada kekotoran dalam kapas dan gentian buluh yang dibakar, akhirnya menjadi gentian karbon sebenar yang mengalirkan elektrik.

Sehingga tahun 1958 ahli fizik Roger Bacon menghasilkan kumis gentian karbon berprestasi tinggi pertama melalui proses pirolisis. Dengan mengkaji pencairan grafit di bawah suhu dan tekanan tinggi, Bacon menemui kimia di sebalik struktur heksagon bertetulang gentian karbon. Struktur kaya karbon ini kemudiannya didarab, dibentuk menjadi kepingan dan digulung secara berterusan sepanjang panjang gentian. Misai Bacon menghasilkan serat yang paling keras dan paling kuat yang diketahui di dunia. Beberapa tahun kemudian, Bacon menghasilkan produk komersial menggunakan prekursor berasaskan rayon. Kemungkinan mekanikal gentian karbon akhirnya berlaku. Walau bagaimanapun, kos pengeluaran penemuan ini adalah astronomi. Untuk terus hidup,

Pitch dan Pan

Tahun 70-an adalah di mana sifat imaginatif gentian karbon mula direalisasikan dalam persekitaran industri. Leonard Singer menemui gentian karbon berasaskan "pitch" dengan mengkaji pengkarbonan bahan berasaskan petroleum dan arang batu. Bitumen ialah bahan seperti tar yang dihasilkan dengan memanaskan petroleum (minyak) menjadi bahan yang mempunyai kandungan karbon yang tinggi. Dengan meregangkan molekul pic dan memprosesnya pada suhu tinggi, ia disusun menjadi gentian karbon yang sangat hablur. Kemunculan gentian karbon berasaskan padang menghasilkan modulus ultra-tinggi (kekerasan) dan kekonduksian terma yang tinggi, yang kesemuanya diperlukan untuk aplikasi yang terdedah kepada suhu tinggi di dalam pesawat. Walaupun sangat mahal untuk diproses, gentian karbon berasaskan padang Singer didapati digunakan dalam aplikasi suhu tinggi.

Sementara itu, saintis Jepun, Akio Shindo mengembangkan penyelidikan gentian karbon di Jepun menggunakan bentuk polyacrylonitrile (PAN) berasaskan petroleum ketulenan tinggi. PAN, pelopor gentian karbon yang paling biasa hari ini, menghasilkan tahap kehabluran yang tinggi dalam gentian namun lebih sukar berbanding yang pernah dilihat dalam gentian karbon berasaskan padang atau rayon. Proses prekursor PAN Shindo juga lebih menjimatkan kos dalam menghasilkan gentian karbon berkualiti tinggi daripada gentian berasaskan padang atau rayon.

masuk arus perdana

Sepanjang 1980-an dan 1990-an, perspektif global mengenai aplikasi penerbangan dan aeroangkasa daripada kerajaan kepada pelanggan komersial kini jelas diiktiraf. Ini telah membawa kepada pertumbuhan eksponen dalam pilihan gentian karbon untuk industri ini. Ini disebabkan oleh fakta bahawa pengurangan ketara dalam berat pesawat menghasilkan prestasi yang lebih tinggi dan kecekapan bahan api pesawat dan juga komponen enjin. Jurutera mula bekerja pada konsep yang lebih ringan, lebih kuat, lebih pantas. Alat ganti kini sedang direka, menggunakan bahan gentian karbon, untuk menggantikan bahagian yang diperbuat daripada aloi berasaskan keluli dan aluminium. Walau bagaimanapun, gentian karbon adalah bahan yang sukar untuk dimesin berbanding kaedah pemesinan tolak yang pernah dikenali untuk fabrikasi logam. Dengan masa yang dihabiskan untuk mempelajari dan memahami kaedah pembuatan gentian karbon, bilangan bahagian logam berkurangan dan menjadi kurang biasa dalam setiap pesawat yang direka bentuk baru. Apabila kaedah pembuatan semakin maju, begitu juga pengeluaran gentian itu sendiri. Semua ini telah membawa kepada ledakan dalam bentuk emas hitam ini, memacu permintaan yang lebih tinggi.

Oleh kerana sifat pembuatan dan pemprosesannya yang lebih baik, gentian karbon kini digunakan secara meluas dalam bidang perindustrian di seluruh dunia. Peningkatan berterusan dalam kandungan karbon yang lebih tinggi, ada yang melebihi 90 peratus karbon, berkongsi faedah peningkatan kekuatan sambil menjadi lebih kos efektif kepada pasaran. Disebabkan penambahbaikan dalam kejuruteraan dan kawalan proses, faktor kos gentian karbon telah menurun dengan ketara. Penggunaan gentian karbon telah melangkaui aplikasi aeroangkasa dan kini merupakan penyelesaian yang berdaya maju untuk rangkaian industri yang semakin berkembang termasuk sukan permotoran, berperahu, barangan sukan, pembinaan dan juga perabot. Lima puluh tahun yang lalu, tiada siapa yang terfikir untuk memiliki meja yang diperbuat daripada gentian karbon. Malah menghasilkan serat karbon mentah sebanyak itu akan menelan belanja berjuta-juta dolar. Hari ini, penggunaan gentian karbon hanya terhad kepada imaginasi manusia kita.