الیاف کربن

الياف كربن از لحاظ ساختماني متشكل از صفحات گرافيتي هستند و از نظر شـيميايي شامل 95 الی 99 كربن خالص است.

اين ساختمان از لايه‌هاي موازي تشكيل شده است كه در آنها اتمهاي كربن به صورت شش وجهي‌هاي منظم قرار گرفته‌اند.

در فرآیند ساخت آنها در کوره‌های با دمای بالا(حدود ۷۰۰ تا ۱۲۰۰درجه) و در چند مرحله تحت کشش بسیار زیادی قرار می‌گیرند.

بهمین علت هم این الیاف از استحکام مکانیکی و مقاومت دمایی بسیار بالایی برخوردار است.

این الیاف عمدتا بر پایه سه نوع مواد اولیه PAN ( Polyacrylonitrile), رایون و قیر ساخته می‌شود که پر مصرف‌ترین و رایج‌ترین آن بر پایه PAN می‌باشد.

این الیاف تا در دماهای بالای ۴۰۰درجه سانتیگراد در حضور اکسیژن اکسید می‌شود ولی درصورتیکه اتمسفر محیط خنثی باشد، تا حدود ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد تحمل حرارتی دارد.

چگالی آن ۱/۷۶ gr/Cm3 بوده و به انواع مدول بالا HM مدول متوسط IM و استحکام بالا HS تقسیم می‌شوند.

این الیاف در انواع پارچه، نخ، الیاف خرد شده و… مورد استفاده قرار میگیرد.
بیشترین کاربرد آنها بدلیل سبکی و مقاومت بالا در صنایع هوایی و همچنین نظامی بمنظور سبک‌سازی سازه‌ها کاربرد دارد.

در ساخت لوازم ورزشی و در دهه اخیر در مقا‌مت سازی ساختمان‌ها و برج‌ها نیز کاربرد فراوانی پیدا کرده است.

الیاف کربن بلحاظ الکتریکی ماده‌ای نیمه هادی محسوب می‌شود.

ضريب هدايت گرمايي(conductivity thermal ) الياف كربن نزدیک به مـس ميباشد.

و ضريب هدايت الكتريكي آنها حدود ۱/۵۰ مس می‌باشد.
لذا در محيطهايي كه با الياف كـربن كار ميشود بايستي دقت نمود كه موتورهاي الكتريكي پوشش مناسب داشـته باشـند.

چراکه ذرات معلق كربن (مثلا در اثر ماشينكاري و غيره) ميتواند باعـث ايجـاد اتصـال كوتـاه در ابزار آلات برقي شود.
در زیر مزایا و معایب الیاف کربن و برخی خواص چند نمونه تجاری آورده شده است.
مزاياي الياف كربن:
نسبت بسيار زياد استحكام به وزن.
نسبت بالاي مدول كششي به وزن.
استحكام بالاي خستگي (مناسب كاربرد در هواپيما، خودرو، كالاهاي ورزشـي و آلات موسيقي).
ضريب انبساط حرارتي بسيار پايين (مناسب استفاده در دستگاههاي اندازهگيري)
مقاومت بالا در برابر خوردگي (كاربردهاي زيست سازگار، صنايع شـيميايي و خطـوط
لوله)