Sợi carbon là gì? ứng dụng của sợi carbon?

Sợi carbon được biết đến như là một vật liệu siêu nhẹ, siêu bền. Chính những đặc tính ưu việt này mà sợi carbon ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như   giải trí, giao thông, công nghiệp, hàng không, composite, các thiết bị chống tĩnh điện… Bài viết hôm nay sẽ giúp các độc giả hiểu chi tiết  hơn về sợi carbon cũng như những ứng dụng của nó? Mời bạn đọc cùng theo dõi!

1. Sợi carbon là gì? Đặc điểm nổi bật của sợi carbon

Sợi carbon là gì? là những sợi được cấu tạo chủ yếu từ nguyên tử carbon (90% là carbon) và có đường kính khoảng 5-10 micromet. Sợi carbon có đặc điểm nổi bật là độ bền kéo, độ cứng, độ và đặc tính kháng hóa chất cao. Trọng lượng thấp, chịu được nhiệt độ cao và giãn nở nhiệt thấp.

Sợi carbon có thành phần là 90% nguyên từ carbon và có đường kính khoảng 5-10 micromet

Sợi carbon được tạo ra từ quá trình cho các nguyên tử carbon liên kết tinh thể với nhau. Sự liên kết tinh thể này mang lại tỷ lệ cường độ trên thể tích cao của sợi (làm cho nó mạnh về kích thước). Hàng ngàn sợi carbon bó lại với nhau tạo thành một cuộn, có thể được dệt thành vải hoặc tự dụng.

Sợi carbon thường được kết hợp với các chất khác để tạo thành một vật liệu hỗn hợp. Khi được ngâm tẩm và nung với nhựa dẻo sẽ cho ra vật liệu polymer gia cố bằng sợi carbon rất cứng, có tỷ lệ sức bền trên trọng lượng cao cứng và hơi giòn. Ngoài ra, sợi carbon còn được kết hợp với than chì để tạo ra vật liệu tổng hợp carbon gia cố, có khả năng chịu nhiệt rất cao.

2. Ứng dụng của sợi carbon

Sợi carbon ngày càng được vận dụng vào nhiều lĩnh vực trong cuộc sống từ công nghiệp hóa chất, may mặc cho đến sản xuất máy móc,.. Dưới đây là một vài ứng dụng phổ biến của sợi carbon trong đời sống hiện nay.

2.1 Vật liệu composite

Ứng dụng phổ biến nhất của sợi carbon là được sử dụng để gia cố vật liệu composite, đặc biệt là loại vật liệu polymer gia cố bằng sợi carbon hoặc bằng than chì. Ngoài ra, vật liệu phi polymer cũng có thể được sử dụng để làm ma trận cho sợi carbon. Do cân nhắc đến sự ăn mòn và sự hình thành của cacbua kim loại, carbon đã chỉ thành công các mặt hạn chế trong các ứng dụng hỗn hợp ma trận kim loại. Carbon-carbon gia cố (RCC) được gia cố bằng than sợi carbon và được sử dụng cấu trúc trong các ứng dụng có nhiệt độ cao.

Ứng dụng phổ biến nhất của sợi carbon là được sử dụng để gia cố vật liệu composite

Sợi cũng được ứng dụng để lọc các loại khí ở mức nhiệt độ cao. Như một điện cực có khả năng chống ăn mòn hoàn hảo và diện tích bề mặt cao. Được xem như là một thành phần chống tĩnh điện. Đúc một lớp sợi carbon mỏng giúp cải thiện đáng kể khả năng chống cháy của vật liệu tổng hợp nhiệt hoặc polymer vì lớp sợi carbon nhỏ gọn và dày phản xạ nhiệt hiệu quả.

2.2 Dệt may

Tiền chất cho sợi carbon là rayon, polyacrylonitrile (PAN) và pitch. Sợi sợi carbon được sử dụng trong một số kỹ thuật xử lý như pultrusion, cuộn dây tóc, dệt, bện, sử dụng trực tiếp là để chuẩn bị,… Sợi carbon được đánh giá bằng mật độ tuyến tính (trọng lượng trên một đơn vị chiều dài; tức là 1   g / 1000   m = 1   tex). Hoặc được tính bằng nghìn theo số lượng sợi trên mỗi sợi.

Vải dệt bằng sợi carbon

Ví dụ: 200 tex cho cuộn 3.000 sợi của sợi carbon sẽ mạnh gấp ba lần cuộn 1.000 sợi, nhưng cũng có trọng lượng nặng gấp ba lần. Cuộn sợi này sau đó có thể được sử dụng để dệt thành một tấm vải sợi carbon. Sự xuất hiện của loại vải này thường phụ thuộc vào kiểu dệt được chọn và mật độ tuyến tính của sợi. Các loại dệt hay được sử dụng là twill,plain và satin. Sợi carbon sợi cũng có thể được bện hoặc dệt kim.

2.3 Vi điện cực

Sợi carbon được ứng dụng để chế tạo các vi điện cực. Trong ứng dụng này thường là duy nhất một sợi carbon có đường kính 5-7 μm được niêm phong trong mao quản thủy tinh. Ở phần đầu, mao quản được đánh bóng và hàn kín bằng epoxy để tạo ra vi điện cực sợi được cắt theo chiều dài 75 hoặc đĩa sợi carbon. Các vi điện cực bằng sợi carbon được sử dụng trong phép quét nhanh theo chu kỳ hoặc  đo ampe kế để phát hiện tín hiệu sinh hóa.

Tấm vi điện cực bằng sợi carbon

2.4 Sưởi ấm linh hoạt

Được biết đến với khả năng dẫn điện cao, sợi carbon có thể tự mang dòng điện rất thấp. Khi được dệt thành các loại vải lớn hơn, loại sợi này còn có thể được sử dụng để cung cấp nhiệt hồng ngoại một cách đáng hiệu quả. Trong những ứng dụng đòi hỏi các yếu tố làm nóng linh hoạt và dễ dàng duy trì được mức nhiệt độ trên 100°C do tính chất vật lý của chúng.

Ví dụ cụ thể về loại ứng dụng này có thể được nhìn thấy trong Do it Yourself hoặc ‘DIY’ các sản phẩm được làm nóng của chăn và quần áo. Do tính trơ hóa học nên sợi carbon có thể được sử dụng tương đối an toàn trong hầu hết các loại vật liệu và vải. Tuy nhiên, quần short gây ra bởi vật liệu gấp lại chính nó, sẽ dẫn đến  hiện tượng tăng lượng nhiệt tạo ra và rất có thể dẫn đến hỏa hoạn.

Ngoài ra còn rất nhiều ứng dụng khác của sợi carbon trong đời sống cũng như sản xuất của con người. Nếu như bạn đang muốn mua các loại sợi carbon khác nhau thì hãy truy cập ngay vào website Vật liệu Composite. Hoặc liên hệ qua số hotline 0974128860 của công ty để được nhân viên tư vấn khách hàng hỗ trợ và giải đáp mọi thắc mắc của bạn một cách nhanh chóng nhất.