Sự khác biệt giữa sợi carbon và Kevlar là gì?

Sợi carbon là gì?

Sợi carbon là những sợi dài, mỏng được làm chủ yếu từ các nguyên tử carbon liên kết với nhau trong các tinh thể siêu nhỏ.

Các tinh thể được sắp xếp thẳng hàng, khiến chúng rất bền. Sau đó, chúng được xoắn lại với nhau, giống như quy trình sản xuất bông, để tạo thành sợi. Các sợi này sau đó được dệt lại với nhau để tạo ra vải sợi carbon. Có nhiều loại dệt khác nhau cho sợi carbon:

Dệt trơn: Còn được gọi là Trên/Dưới tiêu chuẩn hai chiều rất dễ xử lý do dệt chặt chẽ.

Twill: Hoa văn đường chéo từ trên xuống dưới Đây là hoa văn sợi carbon được biết đến nhiều nhất và mang lại hình thức lỏng lẻo hơn so với các thiết kế thông thường, làm cho nó phù hợp hơn với các hình dạng phức tạp hơn.

Satin: Satin có vẻ giống như viên gạch xuất phát từ những con số nhiều hơn (thường là bốn hoặc tám) đến ít hơn một. Mẫu này không phải là mẫu dễ làm việc nhất, nhưng hoạt động tốt nhất với các đường cong phức tạp.

Một chiều: Như tên gợi ý, tất cả các sợi đều là một chiều. Không có kiểu dệt, sợi thường được sử dụng để giữ chúng lại với nhau, nhưng điều này không làm thay đổi cấu trúc của sợi carbon. Tốt nhất cho các khuôn chỉ được nhấn mạnh trong một trục

Sợi carbon được tạo ra như thế nào?

Mỗi nhà sản xuất sợi carbon có phương pháp chế tạo vật liệu riêng để mang lại độ bền hoặc đặc điểm bán hàng thẩm mỹ. Tuy nhiên, thông thường, tất cả các sợi cacbon đều đến từ polyme hữu cơ, là chuỗi phân tử gồm các nguyên tử cacbon liên kết với nhau.

Quy trình sản xuất PAN (polyacrylonitrile) chiếm khoảng 90% tổng số sản xuất sợi carbon và được chia thành năm bước:

Polyacrylonitrile được trộn với các vật liệu khác và kéo thành sợi, sau đó được kéo căng và làm sạch.

hóa chất sau đó được thêm vào để ổn định

Thêm nhiệt, nhiệt độ cao giúp hình thành các tinh thể carbon liên kết chặt chẽ.

Sợi được oxy hóa để cải thiện tính chất liên kết.

Cuối cùng, các sợi được bọc và quấn thành các sợi có kích cỡ khác nhau. Trước khi sợi cacbon trở thành hỗn hợp, một loại polyme được thêm vào, các sợi chỉ và polyme được liên kết với nhau bằng nhiệt, áp suất hoặc chân không để tạo thành hỗn hợp.

Như với bất kỳ quy trình sản xuất nào, các vật liệu được sử dụng sẽ tạo ra chất lượng và hiệu ứng cụ thể trong sợi carbon, cho phép phân loại và ứng dụng khác nhau.

Những lợi ích của sợi carbon là gì?

Sợi carbon được biết đến với trọng lượng nhẹ và độ bền cao, làm cho nó trở thành vật liệu tổng hợp cao cấp lý tưởng trong ngành công nghiệp hàng hải, ô tô và hàng không vũ trụ. Các lợi ích chính bao gồm:

Tỷ lệ sức mạnh trên trọng lượng tuyệt vời

khả năng chịu nhiệt cao

Khả năng chống ăn mòn/hóa chất cao (khi sử dụng đúng loại nhựa)

Cực kỳ linh hoạt cho nhiều ứng dụng

đặc tính mệt mỏi tuyệt vời

Thích hợp cho nhiều loại vật liệu khác nhau

dẫn điện và dẫn nhiệt

Có hệ số giãn nở nhiệt thấp

Nhược điểm của sợi carbon là gì?

Mặc dù có nhiều ưu điểm, sợi carbon vẫn là một vật liệu composite tương đối mới, nhưng nó cũng có một số nhược điểm:

Đắt so với các vật liệu composite khác

Sản xuất sử dụng nhiều lao động hơn

Hiện tại không thể tái chế, sợi carbon thường được sử dụng thay cho thép hoặc nhôm, cả hai đều là vật liệu có thể tái chế

Sẽ nứt/vỡ khi vượt quá khả năng của nó

Nếu hư hỏng phải thay thế, không được sửa chữa như kết cấu kim loại