Kako nastaju karbonska vlakna?

Karbonska vlakna, vlakna koja sadrže najmanje 90% ugljika, vrlo su fina, većinom kružnog presjeka, promjera 5 do 10 μm i svojstvene crne boje. Dobivaju se iz već oblikovanih drugih organskih vlakana, pretežno poliakrilonitrilnih vlakana velike čvrstoće, a u manjoj mjeri i od celuloznih viskoznih vlakana, te iz smolastog ostatka pirolize nafte (tzv. mezofazna smola). Neovisno o vrsti ishodišnoga materijala, proces dobivanja provodi se termičkom obradbom u nekoliko stupnjeva (predobrada i karbonizacija). U njemu se pod strogo definiranim uvjetima i procesnim parametrima iz početnoga materijala postupno uklanjaju svi kemijski elementi osim ugljika, uz njegovu istodobnu postupnu ciklizaciju. Kod proizvodnje grafitnih vlakana, u završnoj se obradbi ciklička struktura ugljika grafitiranjem oblikuje u grafitnu.

Svojstva karbonskih vlakana;

Općenito su za karbonska vlakna karakteristična sljedeća svojstva: velika čvrstoća (3000 do 5000 N/mm²) i velik modul elastičnosti (kod grafitnih vlakana 200 000 do 450 000 N/mm²), velika krutost, razmjerno mala gustoća u odnosu na metalne niti (1,5 do 2,2 g/cm³), izvrsna otpornost na toplinu uz istodobnu stabilnost dimenzija (termički raspad u području 3600 do 4000 °C), veoma slaba gorivost, kemijska inertnost, nekorozivnost, otpornost na kiseline, lužine i organska otapala, dobra toplinska i električna vodljivost, nemagnetičnost, vrlo mala apsorpcija rendgenskih zraka, neupijanje vlage i izvrsna biokompatibilnost.

Primjena karbonskih vlakana je vrlo široka pa je samim time teško i približno nabrojati sva područja primjene.

Neka od područja primjene su u avio industriji, vojni i civilni zrakoplovi, helikopteri, motori, propeleri, antene, svemirske letjelice, u pomorskoj industriji za jahte i podmornice, u automobilskoj industriji, u autobusima, tramvajima, vlakovima, robotskim rukama, za turbine, u tekstilnoj industriji, kemijskoj te nuklearnoj industriji, u medicini, bolničkoj opremi i dentalnoj medicini, sportska oprema kao npr. biciklima, skijama i štapovima, palicama za hokej i golf, u tenisu, badmintonu, pecanju, čak i u glazbenoj industriji u izradi zvučnika, reflektora, žičanih instrumenata kao i za namještaj od karbonskih vlakana.

Usporedba vlačne čvrstoće, modula elastičnosti i gustoće ugljičnih, aramidnih i staklenih vlakana