Τι είναι η κατασκευή ινών άνθρακα;

Η κατασκευή ανθρακονημάτων είναι η διαδικασία δημιουργίας πλαστικών ενισχυμένων με ίνες άνθρακα (CFRP). Τα προϊόντα που κατασκευάζονται από ανθρακονήματα προσφέρουν μία από τις υψηλότερες αναλογίες αντοχής προς βάρος από οποιοδήποτε υλικό και επίσης προσφέρουν ανώτερες θερμικές και αγώγιμες ιδιότητες. Αυτή η υψηλή αντοχή και το χαμηλό βάρος καθιστούν την κατασκευή ανθρακονημάτων μια δημοφιλή επιλογή στις βιομηχανίες αεροδιαστημικής, ναυτιλίας και αθλητικών ειδών. Ορισμένα μείγματα υλικών από ανθρακονήματα μπορούν επίσης να αναφέρονται ως γραφίτης.

Η διαδικασία κατασκευής ανθρακονημάτων ξεκινά καθώς οι παραγωγοί επεξεργάζονται τις πρώτες ύλες σε λεπτές ίνες άνθρακα. Ξεκινούν με μια βάση λιθανθρακόπισσας, ή πίσσα, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή προϊόντων από ανθρακονήματα χαμηλής ποιότητας. Για προϊόντα υψηλής ποιότητας, οι κατασκευαστές ξεκινούν με ένα βασικό υλικό πολυακρυλονιτριλίου, το οποίο αποτελείται από προπυλένιο και αμμωνία. Αφού αυτό το βασικό υλικό έχει θερμανθεί πολλές φορές, αλλάζει δομές δραματικά. Τελικά, το υλικό μεταμορφώνεται σε μια αλυσίδα μορίων άνθρακα και όλα τα άλλα μόρια πέφτουν μακριά.

Αυτά τα μόρια άνθρακα αναμιγνύονται με χημικές ουσίες και υπόκεινται σε μια διαδικασία γνωστή ως υγρή περιστροφή. Κατά τη διάρκεια της υγρής περιστροφής, το μείγμα υγρού άνθρακα περνά μέσα από μια μήτρα γνωστή ως κλωστήρα, η οποία διαθέτει πολλές μικροσκοπικές τρύπες. Το κλωστήρα σχηματίζει το υλικό σε μακριά, λεπτά νημάτια άνθρακα. Με την ανάμειξη αυτών των νημάτων με εποξειδικές ή άλλες ρητίνες, οι κατασκευαστές μπορούν να παράγουν CFRP.

Η παραγωγή ανθρακονημάτων είναι αρκετά ακριβής και ακόμη και μια μικρή αλλαγή κατά την παραγωγή μπορεί να επηρεάσει την ποιότητα του προϊόντος. Κάθε μονάδα παραγωγής ανθρακονημάτων χρησιμοποιεί το δικό της μοναδικό μείγμα βασικών υλικών, χημικών ουσιών και θερμοκρασιών σε όλη αυτή τη διαδικασία παραγωγής. Αυτό οδηγεί σε ανεπαίσθητες διαφορές μεταξύ των υλικών από ανθρακονήματα από τον έναν κατασκευαστή στον άλλο.

Οι κατασκευαστές διαμορφώνουν τις ίνες άνθρακα σε μια ποικιλία προϊόντων χρησιμοποιώντας διάφορους τύπους διαδικασιών παραγωγής. Μπορούν να δημιουργήσουν καλούπια από υαλοβάμβακα ή μέταλλο για τη χύτευση μεμονωμένων εξαρτημάτων. Τα λιωμένα πλαστικά ενισχυμένα με ίνες άνθρακα συχνά στρώνονται με φύλλα πλέγματος για πρόσθετη αντοχή και σταθερότητα κατά τη διαδικασία χύτευσης. Οι εταιρείες μπορούν επίσης να εξωθήσουν λιωμένα πλαστικά από ίνες άνθρακα μέσω μιας μήτρας χάλυβα για να σχηματίσουν διαφορετικά σχήματα.

Από την εφεύρεσή της στα μέσα του 20ου αιώνα, η κατασκευή ανθρακονημάτων έχει χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή αεροσκαφών, σκαφών και αυτοκινήτων. Από τότε, έχει επίσης χρησιμοποιηθεί ευρέως για την παραγωγή αθλητικών ειδών όπως ποδήλατα, ρακέτες τένις και χρυσά κλαμπ. Στις αρχές του 21ου αιώνα, η βιομηχανία αιολικής ενέργειας είχε γίνει ο μεγαλύτερος καταναλωτής στον κόσμο ανθρακονημάτων, που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή ανεμογεννητριών μεγάλης κλίμακας.