1. Základné vlastnosti uhlíkových vlákien
Uhlíkové vlákno je nový typ vláknitého materiálu s vysokou pevnosťou a vysokým modulom vlákna s obsahom uhlíka viac ako 90%.
- Uhlíkové vlákno má mnoho vynikajúcich vlastností, ako je vysoká pevnosť, nízka hustota, odolnosť voči vysokej teplote, odolnosť proti korózii atď. Je široko používané v mnohých oblastiach, ako je letecký priemysel, výroba automobilov, športové vybavenie atď. vďaka svojej nízkej hmotnosti a vysokej pevnosti môže znížiť hmotnosť lietadla a zlepšiť spotrebu paliva. V športovom vybavení, ako sú špičkové bicykle a golfové palice, môže použitie uhlíkových vlákien zlepšiť výkon.
2. Štrukturálne charakteristiky a teplota topenia uhlíkových vlákien
- Štruktúra uhlíkových vlákien je zložená hlavne z uhlíkových prvkov vo forme grafitových mikrokryštálov. Vďaka tejto štruktúre je uhlíkové vlákno veľmi stabilné. Z hľadiska chemických väzieb sú väzby uhlík-uhlík (CC väzby) v uhlíkových vláknach veľmi silné.
- Teplota topenia uhlíkových vlákien je veľmi vysoká. Pri normálnom tlaku sa uhlíkové vlákno takmer neroztopí. Je to preto, že na zničenie jeho vnútornej silnej štruktúry väzby uhlík-uhlík je potrebná extrémne vysoká energia. Všeobecne povedané, keď teplota stúpne na určitú úroveň, uhlíkové vlákna podstúpia oxidačnú reakciu v prítomnosti kyslíka, namiesto toho, aby sa topili ako bežné kovy alebo niektoré materiály s nízkou teplotou topenia. Napríklad vo vysokoteplotnom prostredí okolo leteckého motora sa uhlíkové vlákno neroztopí, ale zachová si svoju štrukturálnu stabilitu a bude hrať svoju úlohu ako výstužný materiál.
3. Výkon uhlíkových vlákien pri vysokých teplotách
- V prostredí s vysokou teplotou budú uhlíkové vlákna vykazovať niektoré špeciálne vlastnosti. Okrem vyššie spomínanej obtiažnosti tavenia si dokáže udržať aj určitú pevnosť. To umožňuje jeho použitie vo vysokoteplotných priemyselných prostrediach alebo v blízkosti vysokoteplotných častí letectva. Ako sa však teplota neustále zvyšuje, pevnosť uhlíkových vlákien bude postupne klesať.
- Keď teplota stúpne na určitú úroveň (zvyčajne okolo 2000-3000 stupňa , konkrétna hodnota sa bude líšiť v závislosti od typu uhlíkového vlákna a výrobného procesu), uhlíkové vlákno prejde štrukturálnymi zmenami, ako je zvýšenie stupeň grafitizácie, ale aj tak sa neroztopí. Tento špeciálny výkon pri vysokých teplotách robí uhlíkové vlákno nenahraditeľným v oblastiach, ktoré vyžadujú materiály odolné voči vysokým teplotám.
