الیاف کربن از طریق پیرولیز پیش زمینه های آلی که به شکل الیاف هستند، ساخته می شود. در واقع انجام عملیات حرارتی موجب حذف عناصری مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و باقی ماندن کربن به شکل الیاف می شود. در پژوهش هایی که برروی الیاف کربن انجام شده، مشخص گردیده که ویژگی های مکانیکی الیاف کربن با افزایش درجه تبلور و میزان جهت گیری الیاف پیش زمینه و کاهش نواقص موجود در آن ها، بهبود می یابد.
بهترین راه برای دستیابی به الیاف کربن با ویژگی های مناسب، استفاده از الیاف پیش زمینه با بیشترین مقدار جهت گیری و حفظ آن در طی فرآیندهای پایدار سازی و کربونیزاسیون از طریق اعمال کشش در طول فرآیند است. الیاف اکریلیک به دلیل دارا بودن بیش از 55% کربن در ساختار خود یکی از بهترین پیش زمینه ها جهت تولید الیاف کربن می باشند. تولید الیاف کربن از پیش زمینه الیاف پلی اکریلونیتریل دارای سه مرحله اساسی است:
مرحله پایدار سازی اکسیداسیونی: در این مرحله الیاف اکریلیک هم زمان با اعمال کشش تحت عملیات حرارتی اکسیداسیونی در محدوده دمایی 200 تا 300 درجه سانتیگراد قرار می گیرد. این عملیات پلی اکریلونیتریل را به ترکیبی با ساختار نردبانی یا حلقه ای تبدیل می کند.
مرحله کربونیزاسیون: بعد از اکسیداسیون، الیاف بدون اعمال کشش در پیرامون دمای 1000 درجه سانتیگراد در محیط خنثی (معمولاً نیتروژن) برای مدت چند ساعت، تحت عملیات حرارتی کربونیزاسیون قرار می گیرند. درطی این فرآیند، عناصر غیرکربنی آزاد می شود و الیاف کربن با بالانس جرمی 50 درصد به نسبت الیاف اکریلیک اولیه به دست می آید.
مرحله گرافیتاسیون: با توجه به نوع الیاف کربن مورد نظر، از لحاظ ضریب کشسانی، و اعمال این مرحله در محدوده دمایی 3000 - 1500 درجه سانتیگراد، موجب بهبود درجه جهت گیری بلورهای کربنی درجهت محور الیاف و بنابراین باعث بهبود ویژگی ها می شود.
معایب الیاف کربنی
|
|
|
|
| نماد اعتماد الکترونیک | نشان ملی ثبت | گواهی شامد ارشاد |
© کلیه حقوق مادی و معنوی این وب سایت متعلق به داده پردازان هومان پویان می باشد.
