الیاف چافت کربن چیست ؟

گروه اول الیاف کربن ساخته شده توسط الیاف پیش ساز کربن و گروه دوم الیاف کربن تهیه شده از گاز هیدروکربن مانند متان. الیاف سابق می توانند به طول مداوم باشند و در حال افزایش تعداد برنامه های کاربردی هستند.

الیاف چافت کربن ساخته شده توسط الیاف پیش ساز کربن سازی با توجه به نوع الیاف پیش ساز مورد استفاده مانند الیاف کربن ساخته شده از پلی آکریلو نیتریل یا PAN، الیاف کربن تهیه شده از قیر و الیاف کربن بر پایه ریون دسته بندی می شوند. از بین این الیاف چافت کربن، الیاف کربن مبتنی بر PAN یا پلی آکریلونیتریل به شکل گسترده ای در صنایع برای تهیه الیاف کربن استفاده می شوند.

بیش از 90٪ الیاف کربن تجاری تولید شده در سطح جهان از الیاف پیش ساز PAN ساخته می شوند. دلیل محبوبیت الیاف کربن بر پایه PAN، برتری الیاف تهیه شده با پلی آکریلونیتریل در آن است که در متعادل کردن کارایی و هزینه در تولید الیاف دارای استحکام بالا و مدول بالا تر می باشد، که به راحتی می تواند به محصولات واسطه تبدیل شود که به راحتی می توانند در ساخت CFRP پردازش شوند.

در روش تهیه گروه اول ماده اولیه ای که برای ساخت فیبر کربن استفاده می شود پیش ساز یا precursor نامیده می شود. حدود 90٪ الیاف چافت کربن تولید شده از پلی آکریلونیتریل (PAN) ساخته می شوند. 10٪ باقی مانده از جنس ریون یا قیر تهیه می شوند.

هم ریون و هم پلی آکریلونیتریل در دسته پلیمرهای آلی هستند که از رشته های طولانی مولکول هایی که به وسیله زنجیره ای از اتم های کربن به هم وصل شده اند، تشکیل شده اند. گرچه قابل ذکر است که ترکیب دقیق پیش ساز الیاف چافت کربن از یک شرکت به شرکت دیگر متفاوت است و به طور کلی یک راز تجاری محسوب می شود.

در طی مراحل تولید، رنج گسترده ای از گازها و مایعات استفاده می شود. برخی از این مواد برای این به الیاف چافت کربن اضافه می شوند که یک تأثیر خاص را روی الیاف بگذارند. مواد دیگری که به فرایند تولید اضافه می شود به گونه ای طراحی شده اند که ماهیت بی اثر داشته باشند یا از بروز برخی واکنش ها الیاف چافت کربن با دیگر الیاف جلوگیری کنند.

فرآیند ساخت الیاف چافت کربن شامل دو بخش است یک بخش شیمیایی و یک بخش مکانیکی است. پیش ماده به صورت رشته ها یا الیاف بلند کشیده می شود و بدون اینکه اجازه تماس با اکسیژن به آن ها داده شود در دمای بسیار بالا گرم می شوند. بدون اکسیژن، الیاف نمی تواند بسوزد.

در عوض، درجه حرارت بالا باعث می شود تا اتم ها به شدت مرتعش شوند و در نتیجه اتم های غیر کربن از ساختار خارج شوند و یک ساختار خالص ایجاد شود. این فرآیند، روش کربن سازی نامیده می شود که در آن فیبر متشکل از زنجیره های طولانی و محکم و در هم تنیده شده از اتم های کربن را در خود جای می دهد که بسیار خالص بوده و تنها تعداد کمی اتم غیر کربن در آن باقی مانده است.