Süsinikkiud, tuntud ka kui grafiitkiud või süsinikgrafiit, on valmistatud elemendi süsiniku väga peentest filamentidest. Süsinikkiul on kõrge tõmbetugevus ja see on oma suuruse kohta väga tugev. See on ka väga kerge materjal.
Iga kiu läbimõõt on {{0}} mikronit. Et anda aimu, kui väike see on, võrdub üks mikron 0,0001 mm. Ämblikuvõrgu hõõgniidi läbimõõt on 3–8 mikronit.
Funktsioonid ja rakendused
Süsinikkiud on kaks korda kõvem ja viis korda tugevam kui teras. Teine omadus on nende kõrge keemiline vastupidavus, kõrge temperatuuritaluvus ja madal soojuspaisumine.
Süsinikkiud on oluline insenerimaterjal lennukite, suure jõudlusega sõidukite, spordivarustuse ja muusikariistade valmistamisel.
Kuidas süsinikkiudu valmistatakse
Süsinikkiud on valmistatud orgaanilistest polümeeridest. Need polümeerid koosnevad pikkadest molekulide jadadest, mis on omavahel seotud süsinikuaatomitega. Umbes 90% süsinikkiust on valmistatud polüakrüülnitriili (PAN) protsessi abil. Ülejäänud 10% valmistatakse rayon- või naftabituumeni protsesside abil.
Tootmisprotsessis kasutatavad gaasid, vedelikud ja muud materjalid tekitavad teatud süsinikkiu efekte, omadusi ja klasse. Optimaalsete moodulomadustega kõrgeima klassi süsinikkiudu kasutatakse nõudlikes rakendustes, näiteks kosmosetööstuses.
Süsinikkiu tootjad erinevad kasutatavate toorainete segu poolest. Sageli käsitlevad nad oma konkreetseid retsepte ärisaladusena.
tootmisprotsess
Tootmisprotsessi käigus tõmmatakse toorained, mida nimetatakse lähteaineteks, pikkadeks kiukimpudeks. Seejärel kootakse kiud kangaks. Neid saab kombineerida ka teiste materjalidega, hõõgniitidega kerida või soovitud kuju ja suurusega vormida.
Tootmisprotsess on järgmine:
Pöörake. PAN segatakse teiste koostisosadega ja kedratakse kiududeks, mis seejärel pestakse ja venitatakse.
Stabiliseerida. Keemilised muutused sidemete stabiliseerimiseks.
Karboniseerimine. Stabiliseerivad kiud kuumutatakse väga kõrge temperatuurini, moodustades tihedalt seotud süsinikkristalle.
Töötle pinda. Kiudude pind oksüdeeritakse, et parandada sidumisomadusi.
suuruse määramine. Kiud kaetakse ja keritakse poolidele. Seejärel laaditakse need ketrusmasinatele, mis keeravad kiud erineva suurusega lõngadeks.
Kiududest saab vormida pigem komposiitmaterjale kui kangasteks kududa. Komposiidi moodustamiseks võib kiudude plastpolümeeriga sidumiseks kasutada kuumust, survet või vaakumit.
Asjad, mida kaaluda
Süsinikkiu tootmine seisab silmitsi paljude väljakutsetega, sealhulgas:
Vaja on kuluefektiivsemat restaureerimist ja taastamist.
Pinnatöötlusprotsess peab olema hoolikalt reguleeritud, et vältida süvendite teket, mis võivad põhjustada kiudude defekte.
Ühtlase kvaliteedi tagamiseks on vajalik range kontroll.
Süsinikkiu tugeva juhtivuse tõttu võib elektriseadmetes tekkida kaar ja lühised.
Tervise- ja ohutusprobleemid, nagu nahaärritus ja hingamisprobleemid.
