Bagaimana Serat Karbon Dibuat?

Juga dipanggil gentian grafit atau grafit karbon, gentian karbon diperbuat daripada helaian unsur karbon yang sangat nipis. Gentian karbon mempunyai kekuatan tegangan yang tinggi dan sangat kuat untuk saiznya. Ia juga merupakan bahan yang sangat ringan.

 

Setiap gentian ialah {{0}} diameter mikron. Untuk memberikan gambaran betapa kecilnya itu, satu mikron ialah 0.0001 milimeter. Satu helai sutera web labah-labah adalah antara 3 dan 8 mikron.

 

Ciri-ciri dan aplikasi

Gentian karbon adalah dua kali lebih kaku dan lima kali lebih kuat daripada keluli. Ciri lain ialah ia sangat tahan kimia dan mempunyai toleransi suhu tinggi dengan pengembangan haba yang rendah.

 

Gentian karbon ialah bahan kejuruteraan yang penting apabila membina kapal terbang, kenderaan berprestasi tinggi, peralatan sukan dan alat muzik, antara banyak perkara lain.

 

Bagaimana gentian karbon dibuat

Gentian karbon diperbuat daripada polimer organik. Polimer ini terdiri daripada rentetan panjang molekul yang disatukan oleh atom karbon. Kira-kira 90 peratus gentian karbon diperbuat daripada proses poliakrilonitril (PAN). Baki 10 peratus diperbuat daripada rayon atau proses padang petroleum.

 

Gas, cecair dan bahan lain yang digunakan dalam proses pembuatan mencipta kesan, kualiti dan gred gentian karbon tertentu. Gentian karbon gred tertinggi dengan sifat modulus terbaik digunakan dalam aplikasi yang menuntut, seperti industri aeroangkasa.

 

Pengeluar gentian karbon berbeza antara satu sama lain dari segi gabungan bahan mentah yang mereka gunakan. Mereka biasanya menganggap formulasi khusus mereka sebagai rahsia perdagangan.

 

Proses pembuatan

Dalam proses pembuatan bahan mentah, dipanggil prekursor, ditarik ke dalam helai gentian yang panjang. Gentian kemudian ditenun menjadi kain. Ia juga boleh digabungkan dengan bahan lain yang dililit filamen atau dibentuk mengikut bentuk dan saiz yang dikehendaki.

 

Proses pembuatan berjalan seperti berikut:

 

Berpusing. PAN dicampur dengan bahan lain dan dipintal menjadi gentian, yang dibasuh dan diregangkan.

Menstabilkan. Pengubahan kimia untuk menstabilkan ikatan.

Pengkarbonan. Gentian yang distabilkan dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi untuk membentuk hablur karbon terikat rapat.

Merawat permukaan. Permukaan gentian dioksidakan untuk memperbaiki sifat ikatan.

Saiz. Gentian disalut dan dililit pada gelendong. Ini kemudiannya dimuatkan ke mesin berputar yang memutar gentian menjadi benang saiz yang berbeza.

 

Daripada ditenun menjadi fabrik, gentian boleh dibentuk menjadi komposit. Untuk membentuk bahan komposit, haba, tekanan atau vakum boleh digunakan untuk mengikat gentian bersama polimer plastik.

 

Perkara yang perlu diambil kira

Pembuatan gentian karbon membawa beberapa cabaran, termasuk:

 

Keperluan untuk pemulihan dan pembaikan yang lebih kos efektif.

Proses rawatan permukaan mesti dikawal dengan teliti untuk mengelak daripada mencipta lubang yang boleh mengakibatkan gentian yang rosak.

Kawalan rapat diperlukan untuk memastikan kualiti yang konsisten.

Arka dan seluar pendek dalam peralatan elektrik kerana kekonduksian elektro yang kuat bagi gentian karbon.

Isu kesihatan dan keselamatan, antaranya kerengsaan kulit dan masalah pernafasan.