1. תכונות בסיסיות של סיבי פחמן
סיבי פחמן הם סוג חדש של חומר סיבים עם חוזק גבוה וסיבי מודול גבוה עם תכולת פחמן של יותר מ-90%.
- לסיבי פחמן תכונות מצוינות רבות, כגון חוזק גבוה, צפיפות נמוכה, עמידות בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה וכו'. הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים רבים כגון תעופה וחלל, ייצור רכב, ציוד ספורט וכו'. בתחום התעופה והחלל, בשל משקלו הקל והחוזק הגבוה, הוא יכול להפחית את משקל המטוס ולשפר את יעילות הדלק. בציוד ספורט, כמו אופניים יוקרתיים ומועדוני גולף, השימוש בסיבי פחמן יכול לשפר את הביצועים.
2. מאפיינים מבניים ונקודת התכה של סיבי פחמן
- המבנה של סיבי פחמן מורכב בעיקר מיסודות פחמן בצורת מיקרו-גבישים גרפיטים. מבנה זה הופך את סיבי הפחמן ליציבים מאוד. מנקודת המבט של קשרים כימיים, קשרי הפחמן-פחמן (קשרי CC) בסיבי פחמן חזקים מאוד.
- נקודת ההיתוך של סיבי פחמן גבוהה מאוד. בלחץ רגיל, סיבי פחמן כמעט ולא יימסו. הסיבה לכך היא שדרושה אנרגיה גבוהה במיוחד כדי להרוס את מבנה קשר הפחמן-פחמן החזק הפנימי שלו. באופן כללי, כאשר הטמפרטורה עולה לרמה מסוימת, סיבי פחמן יעברו תגובת חמצון בנוכחות חמצן, במקום להימס כמו מתכות רגילות או כמה חומרים בעלי נקודת התכה נמוכה. לדוגמה, בסביבת הטמפרטורה הגבוהה סביב מנוע מטוס, סיבי פחמן לא יימסו אלא ישמרו על יציבותם המבנית וימלאו את תפקידו כחומר מחזק.
3. ביצועים של סיבי פחמן בטמפרטורות גבוהות
- בסביבה בטמפרטורה גבוהה, סיבי פחמן יציגו כמה תכונות מיוחדות. בנוסף לקושי הנ"ל בהתכה, הוא יכול גם לשמור על חוזק מסוים. זה מאפשר להשתמש בו בסביבות תעשייתיות בטמפרטורה גבוהה או ליד חלקים בטמפרטורה גבוהה של תעופה וחלל. עם זאת, ככל שהטמפרטורה ממשיכה לעלות, חוזק סיבי הפחמן יקטן בהדרגה.
- כאשר הטמפרטורה תעלה לרמה מסוימת (בדרך כלל בסביבות 2000-3000 מעלות, הערך הספציפי ישתנה בהתאם לסוג סיבי הפחמן ותהליך הייצור), סיבי הפחמן יעברו שינויים מבניים, כגון עלייה ב את מידת הגרפיטיזציה, אבל זה עדיין לא יימס. ביצועים מיוחדים אלה בטמפרטורות גבוהות הופכים את סיבי הפחמן לבלתי ניתנים להחלפה בתחומים הדורשים חומרים עמידים בטמפרטורות גבוהות.
