فیبر های کربنی

فیبر کربن برای ساخت مواد کامپوزیتی همراه با رزین پلاستیکی استفاده می‌شود. فیبر کربن دارای استحکام فولاد است، در حالیکه بسیار سبک است و همچنین انعطاف پذیر است. برای کاربردهای دمای بالا، فیبر کربنی اصلاح شده با گرافیت ایده‌آل می‌باشد. به طورعادی فیبر کربن از پلیمری به نام PAN تولید می شود که در صنایع مورد استفاده قرار می گیرد. خواص منحصر به فرد فیبرهای کربن، باعث گسترش علم و فن آوری در زمینه های مختلف مخصوصا تولید مواد کامپوزیت منحصر به فرد در دهه های اخیر شده است. همچنین فیبر کربن برای مصارفی که به وزن کم، سختی بالا، رسانایی بالا یا مصارفی که نیاز به بافت دارند مورد استفاده قرار می گیرند.

هدف از این پژوهش ارائه اطلاعات جامع درباره فیبرهای کربن و خواص آنها و همچنین بررسی فیبرهای کربنی ساخته شده از پلیمر و تولید فیبرهای کربنی بر پایه رایون است. 

فیبر کربن متشکل از مواد غیر ایزوتراپی است. این بدین معناست که تمامی فیبرها دارای نقطه تلاقی در یک جهت از فشارهستند و اگر عملی غیر از این باشد نتیجه عکس خواهد داشت. لازم به ذکر است که چوب ایزوتراپ نیست یعنی پس از حس کردن نیروی زیاد از هم متلاشی می شود اما آلومینیوم و مس اینگونه نیستند و در خود جمع می شوند و باید بگویم که فیبر کربن ۳ برابر محکم تر و ۴ برابر سبک تر از فولاد است.

خواص محصولات فیبر کربنی به شدت تحت تاثیر فرایند ساخت آنهاست. به طورعادی فیبر کربن از پلیمری به نام PAN تولید می شود که در صنایع مورد استفاده دارد. یکی از این مواد پلمیری، رایون نام دارد.

بخشی از این پژوهش به کامپوزیت فیبرهای کربنی اختصاص داده شده است. کامپوزیت کربنی که گاهی به آن فیبر کربن هم گفته می‌شود درست مثل هر کامپوزیت دیگری شامل دو جزء است: رشته‌ها یا الیاف و چسب یا رزین یا ماتریس. در ادامه این تحقیق، مختصری به نانوفیبر کربنی پرداخته میشود. نانوفیبر کربنی، نانوساختارهای استوانه ای با لایه های گرافن هستن که به صورت های مخروط انباشته فنجانی و (شکل ، و یا صفحات  و بدون هسته ی توخالی، اما با سایت های لبه‌ای بسیار در دیوار بیرونی مرتب شده اند.

• بررسی و ساخت نانو فیبرهای کربنی پوشیده از نانوذرات مسی از مهم ترین بخش های این پژوهش به شمار می آید. این نانوذرات نیکلی مکان هایی برای هسته بندی نانوفیبرهای کربنی بدون نیاز به لایه ی بافر ایجاد میکنند. به دلیل انباشت سطحی مس زیرلایه بر روی لایه نیکل کاتالیستی در دمای رشد بالای نانوفیبرهای کربنی و همچنین وجود اکسیژن هوا در محیط رشد، نانوفیبرهای کربنی پوشیده از نانوذرات مسی رشد می یابند.

تصویرهای SEM نانو فایبرهای کربنی رشد یافته در دمای  ۸۰۰ درجه سانتی گراد بر روی نانوذرات کاتالیستی نیکل

در ادامه به کاربردهای فیبرهای کربن در صنایع مختلف پرداخته شده است و همچنین به پرینت سه بعدی این محصولات اشاره می شود و اهمیت پرینتر سه بعدی فیبر کربنی نیز در ادامه ذکر می شود.  از آنجایی که کابل‌های فولادی  آسانسور، بسیار سنگین بوده و علاوه بر افزایش مدت زمان طی کردن مسیر، حداکثر تا ارتفاع ۵۰۰ متری قابل استفاده بوده و در بسیاری از آسمانخراش‌ها، افراد مجبور به پیاده شدن و استفاده از آسانسور دیگر برای رسیدن به طبقات بالاتر هستند، لذا استفاده از فیبرهای کربنی به جای این کابل ها گزینه مناسبی به نظر می رسند. بنابراین این موضوع می تواند هدف خوبی برای تحقیقات در این زمینه باشد.

در قسمت پیوست محصول، فهرست جزئیات مطالب ارائه شده در این پروژه ذکر شده و پیش از تهیه محصول می توانید آن را دریافت و مشاهده نمایید.