Ugljična vlakna su upravo onakva kakva zvuče - od vlakana izrađena ugljen. Ali, ta su vlakna samo baza. Ono što se obično naziva karbonskim vlaknima je materijal koji se sastoji od vrlo tankih niti ugljikovih atoma. Spojeni zajedno s plastičnom polimernom smolom toplinom, pritiskom ili u vakuumu a kompozitni materijal formira se koja je i jaka i lagana.
Kao što je tkanina, brane od dabra ili stolica od ratana, snaga ugljičnih vlakana nalazi se u tkanju. Što je složenije tkanje, to će trajniji biti kompozit. Korisno je zamisliti žičani zaslon koji je isprepleten s drugim zaslonom pod kutom i drugi pod nešto drugačijim kutom i tako dalje, pri čemu je svaka žica na svakom ekranu izrađena od ugljičnih vlakana niti. Zamislite sada ovu mrežicu zaslona umočenih u tekuću plastiku, a zatim je pritisnete ili zagrijavate dok se materijal ne spoji. Kut tkanja, kao i kut smola koji se koristi s vlaknima, odredit će čvrstoću cjelokupnog kompozita. Smola je najčešće epoksidna, ali može biti i termoplastična, poliuretanska, vinilni ester ili poliester.
Alternativno, kalup se može lijevati i preko njega nanijeti ugljična vlakna. kompozit ugljičnih vlakana zatim je dozvoljeno izliječiti, često postupkom vakuuma. U ovoj se metodi kalup koristi za postizanje željenog oblika. Ova se tehnika preferira kod jednostavnih oblika koji su potrebni na zahtjev.
Materijal od karbonskih vlakana ima širok spektar primjene, jer se može oblikovati raznim gustoćama neograničenih oblika i veličina. Ugljična vlakna često se oblikuju u cijevi, tkaninu i tkaninu, a mogu se oblikovati po mjeri u bilo koji broj složenih dijelova i komada.
Uobičajene uporabe ugljičnih vlakana
- Automobilski dijelovi visokog razreda
- Okviri za bicikle
- Štapovi za pecanje
- Potplati za cipele
- Baseball palice
- Zaštitne futrole za prijenosna i iPhone uređaja
Više egzotične uporabe može se naći u:
- Aeronautika i zrakoplovna industrija
- Naftna i plinska industrija
- Bespilotne letjelice
- sateliti
- Trkački automobili Formule 1
Neki će ipak tvrditi da su mogućnosti za ugljična vlakna ograničene samo potražnjom i maštom proizvođača. Čak je uobičajeno pronaći i ugljična vlakna u:
- Glazbeni instrumenti
- Namještaj
- Umjetnost
- Strukturni elementi zgrada
- mostovi
- Lopatice vjetroagregata
Ako bi se moglo reći da ugljična vlakna ima bilo kakve ometanje, bila bi trošak proizvodnje. Ugljična vlakna se ne proizvode lako masovno i zato su vrlo skupa. Bicikl od ugljičnih vlakana lako će se voziti u tisućama dolara, a njegova upotreba u automobilskoj industriji i dalje je ograničena na egzotične trkačke automobile. Ugljična vlakna su popularna u ovim predmetima, a drugi su zbog omjera težine i snage i otpornosti na plamen, toliko da postoji tržište za sintetiku koja izgleda poput ugljičnih vlakana. Međutim, imitacije su često samo djelomično ugljična vlakna ili su jednostavno plastične izrađene tako da izgledaju poput ugljičnih vlakana. To se često događa u zaštitnim zaštitnim kućištima za računala i ostalu malu potrošačku elektroniku.
Nagla je da će dijelovi i proizvodi od ugljičnih vlakana, ako ne budu oštećeni, gotovo doslovno trajati zauvijek. To ih čini dobrom investicijom za potrošače, a također zadržava proizvode u prometu. Na primjer, ako potrošač nije voljan platiti komplet potpuno novih golf klubova od ugljičnih vlakana, postoji šansa da se ti klubovi pojave na sekundarnom korištenom tržištu.
Ugljična vlakna se često zbunjuju stakloplastikeIako postoje sličnosti u proizvodnji i nekim crossoverima kod krajnjih proizvoda poput namještaja i lajsni za automobile, one su različite. Stakloplastika je a polimer koji je ojačan pletenim vlaknima od silika stakla, a ne ugljikom. Kompoziti od karbonskih vlakana su jači, dok stakloplastike imaju veću fleksibilnost. I oboje imaju razne kemijske sastave koji ih čine prikladnijim za različite primjene.
Recikliranje ugljičnih vlakana je vrlo teško. Jedina dostupna metoda potpune recikliranja je postupak nazvan termička depolimerizacija, gdje se proizvod ugljičnih vlakana pregrijava u komori bez kisika. Oslobođeni ugljik tada se može osigurati i ponovo upotrijebiti, a sve što se koristi za vezani ili ojačani materijal (epoksi, vinil, itd.) Se spaljiva. Ugljična vlakna također se mogu ručno razgraditi na nižim temperaturama, ali dobiveni materijal bit će slabiji zbog skraćenih vlakana, pa se stoga vjerojatno neće koristiti u njegovom najidealnijem primjena. Na primjer, veliki komad cijevi koji se više ne koristi može se podijeliti, a preostali dijelovi koji se koriste za kućišta računala, aktovke ili namještaj.
Ugljična vlakna su nevjerojatno koristan materijal koji se koristi u kompozitima i nastavit će rasti tržišnim udjelom u proizvodnji. Kako se razvija više metoda proizvodnje kompozita od ugljičnih vlakana, cijena će i dalje padati, a više industrija će iskoristiti prednost ovog jedinstvenog materijala.