1. Osnovna svojstva karbonskih vlakana
Ugljična vlakna su nova vrsta vlaknastog materijala visoke čvrstoće i visokog modula vlakna sa sadržajem ugljika većim od 90%.
- Ugljična vlakna imaju mnoga odlična svojstva, kao što su visoka čvrstoća, mala gustina, otpornost na visoke temperature, otpornost na koroziju, itd. Široko se koriste u mnogim poljima kao što su vazduhoplovstvo, proizvodnja automobila, sportska oprema itd. U oblasti vazduhoplovstva, zbog svoje male težine i velike čvrstoće, može smanjiti težinu aviona i poboljšati potrošnju goriva. U sportskoj opremi, kao što su vrhunski bicikli i palice za golf, upotreba karbonskih vlakana može poboljšati performanse.
2. Strukturne karakteristike i tačka topljenja karbonskih vlakana
- Struktura karbonskih vlakana uglavnom se sastoji od ugljeničnih elemenata u obliku mikrokristala grafita. Ova struktura čini karbonska vlakna vrlo stabilnim. Iz perspektive kemijskih veza, veze ugljik-ugljik (CC veze) u karbonskim vlaknima su vrlo jake.
- Tačka topljenja karbonskih vlakana je veoma visoka. Pod normalnim pritiskom, karbonska vlakna se teško istope. To je zato što je potrebna izuzetno velika energija da se uništi unutrašnja jaka struktura veze ugljik-ugljik. Uopšteno govoreći, kada temperatura poraste na određeni nivo, karbonska vlakna će se podvrgnuti reakciji oksidacije u prisustvu kiseonika, a ne topiti se kao obični metali ili neki materijali niske tačke topljenja. Na primjer, u visokotemperaturnom okruženju oko motora aviona, karbonska vlakna se neće istopiti, ali će zadržati svoju strukturnu stabilnost i igrati svoju ulogu materijala za ojačavanje.
3. Performanse karbonskih vlakana na visokim temperaturama
- U okruženju visoke temperature, karbonska vlakna će pokazati neka posebna svojstva. Pored gore navedenih poteškoća pri topljenju, može zadržati i određenu čvrstoću. To mu omogućava da se koristi u visokotemperaturnim industrijskim okruženjima ili u blizini visokotemperaturnih dijelova zrakoplovstva. Međutim, kako temperatura nastavlja rasti, snaga karbonskih vlakana će se postepeno smanjivati.
- Kada temperatura poraste na određeni nivo (obično oko 2000-3000 stepena, specifična vrijednost će varirati u zavisnosti od vrste karbonskih vlakana i procesa proizvodnje), karbonsko vlakno će doživjeti strukturne promjene, kao što je povećanje stepen grafitizacije, ali se i dalje neće rastopiti. Ova posebna izvedba na visokim temperaturama čini karbonska vlakna nezamjenjivim u poljima koja zahtijevaju materijale otporne na visoke temperature.
