Sợi carbon là gì? Đặc điểm phân biệt sợi carbon với sợi thủy tinh

Sợi carbon được xem là siêu vật liệu ngành chế tạo máy móc, ứng dụng mạnh mẽ trong hàng không vũ trụ, xây dựng, dầu khí, đặc biệt sản xuất ôtô.

Sợi carbon có đặc tính nhẹ, bền, cứng hơn thép, chi phí sản xuất khá đắt, trải qua nhiều công đoạn phức tạp. Chính vì thế, vật liệu này thường dùng để chế tác khung sườn xe hơi.

Sợi carbon là một loại sợi công nghiệp, được cấu tạo từ nguyên tử carbon (chứa 90% là carbon ký hiệu C trong bảng nguyên tố hóa học). Sợi carbon có tính chất vật lý đặc trưng là : nhẹ, nhỏ, khả năng chịu lực và chịu nhiệt tốt, độ cứng gấp 2 lần và chịu tải gấp 5 lần thép. Các sợi carbon có thể được xoắn lại với nhau tạo thành dạng sợi, hoặc các sợi có thể được dệt lại với nhau tạo thành dạng vải (dùng để may găng tay tĩnh điện phủ PU).

Các ứng dụng của sợi Carbon trong đời sống

Do có cấu tạo từ 90% là nguyên tử carbon (khối lượng nguyên tử là 12g/mol) nhẹ hơn gấp 5 lần so với nguyên tử kim loại sắt (khối lượng nguyên tử 56g/mol).

Mỗi sợi carbon có kích thước tính bằng đơn vị micro mét (bằng 1 phần 1 triệu mét), nhỏ hơn cả sợi tơ nhện trong tự nhiên. Vào năm 1960, sợi carbon lần đầu tiên được sử dụng trong tên lửa xe tăng, và trở thành loại nguyên liệu của tương lai.

Tuy nhiên sau hơn 50 năm trôi qua, sợi carbon vẫn là một loại vật liệu hết sức lạ lẫm với đời sống con người bởi giá thành của nó quá đắt.

Cấu tạo sợi carbon và 4 loại vải phổ biến

Sợi carbon được cấu tạo từ các nguyên tử C, chứa khoảng hơn 90%. Nó có đặc tính nhẹ, nhỏ, khả năng chịu lực, nhiệt tốt, độ cứng gấp 2 lần thép và chịu được tải nặng.

Sợi carbon được ứng dụng nhiều trong thực tế, giá thành cao

Các sợi carbon có thể được xoắn lại với nhau hoặc dệt tạo thành dạng vải(may găng tay tĩnh điện phủ PU). Hơn 50 năm trôi qua, đây vẫn là loại vật liệu được đánh giá đắt đỏ nhất.

Theo đó, vải sợi carbon được phân ra thành nhiều loại khác nhau như 1k(1000 filaments), 3K, 6K, 12K, 24K, 40K.

- Vải sợi carbon 3K: Ứng dụng phổ biến nhất trong các ngành công nghiệp, thiết bị gia dụng, robot, kỹ thuật hàng không vũ trụ.

- Vải sợi carbon 6K: Ứng dụng trong kết cấu yêu cầu sự bền bỉ, đảm bảo tính gọn nhẹ, tạo đường nét có hình dạng, góc phức tạp.

- Vải sợi carbon 12K: Ứng dụng trong các lĩnh vực yêu cầu cấu trúc chắc chắn như xây dựng, hàng hải, gia cố các vật liệu có trọng lượng nhẹ.

- Vải sợi carbon 24K: Trọng lượng nhẹ, bền, độ cứng cao, chắc chắn. Nó được ứng dụng cho các loại mô hình, xe thể thao, chế tạo máy bay, đóng tàu thuyền, thiết bị thể thao, sản xuất ô tô.

4+ Đặc điểm phân biệt sợi carbon với sợi thủy tinh

Về cơ bản, sợi carbon có độ bền cao hơn sợi thủy tinh. Nó có thể thay thế kim loại trong một số ứng dụng. Sau đây là 4 đặc điểm phân biệt chi tiết:

Sợi carbon có độ bền cao hơn sợi thủy tinh

Tất tần tật quy trình sản xuất sợi carbon

Đầu tiên, công nhân sẽ tách cacbon ra khỏi nguyên liệu ban đầu bằng hệ thống lớn, oxy hóa ổn định và nhiệt độ cao.

Hình ảnh sợi carbon đã hoàn thiện

Những sợi carbon được đưa qua lò dài từ 15-30 mét trong nhiệt độ lên đến hàng trăm độ C. Quá trình đun nóng này kéo dài hàng giờ đồng hồ.

Sau khi trải qua tác dụng nhiệt, vật liệu này sẽ tiến hành quá trình cacbon hóa. Những lò được sử dụng không lớn, thời gian ngắn, nhiệt độ rất cao khoảng 1000 độ C cho bước đầu. Sau đó, họ sẽ tăng dần ở các bước sau.

Tiếp đến, nhà máy cần phải sắp xếp lại những sợi đơn lẻ thành một mạng tinh thể để liên kết chúng lại với nhau. Quá trình này cần sự cẩn thận, chính xác tuyệt đối. Các sợi carbon phải được kéo ra đồng đều, đủ căng, nếu không sẽ làm ảnh hưởng đến các sợi khác và hư hỏng toàn bộ.

Những sợi carbon phải kết hợp với một loại nhựa(chất rắn) bằng việc nhiệt hóa. Mục đích để tạo ra một loại hỗn hợp có thể gia công, chế tạo ra các sản phẩm có hình dạng nhất định.

Sau khi được định hình và lưu hóa trong lò hấp, hình dạng của sản phẩm không thay đổi được. Chính vì thế, một lỗi nhỏ xảy ra sẽ làm lãng phí rất nhiều nguyên vật liệu.

Trên đây là quá trình sản xuất cũng như các đặc điểm phân biệt sợi carbon với sợi thủy tinh. Hy vọng bài viết này đã mang lại nhiều kiến thức phong phú cho bạn đọc.

Theo: phongsachcongnghiep.com

4.9/5 (82 votes)