Süsinikkiud on täpselt selline, nagu see kõlab - sellest valmistatud kiud süsinik. Kuid need kiud on vaid alus. See, mida tavaliselt nimetatakse süsinikkiuks, on materjal, mis koosneb väga õhukestest süsinikuaatomite hõõgniitidest. Kui see on polümeerse polümeervaiguga ühendatud kuumuse, rõhu või vaakumi abil, a komposiitmaterjal on moodustatud nii tugevaks kui ka kergeks.
Sarnaselt riide, kobrastammide või rotangist tooliga on süsinikkiu tugevus kangas. Mida keerukam on kudumine, seda vastupidavam on komposiit. Kasulik on ette kujutada juhtmekraani, mis on põimitud teise nurga all oleva ekraaniga, ja teine pisut erineva nurga all ja nii edasi, kusjuures iga ekraani traat on valmistatud süsinikkiust kiud. Kujutage nüüd ette, et see ekraan on vedelasse plastikusse immutatud ja ekraan surutud või kuumutatud, kuni materjal sulandub. Kudemise nurk, nagu ka vaik koos kiuga kasutatakse kogu komposiidi tugevust. Vaik on kõige sagedamini epoksü, kuid võib olla ka termoplastiline, polüuretaan, vinüülester või polüester.
Teise võimalusena võib valada vormi ja selle peale kanda süsinikkiud. süsinikkiust komposiit Seejärel lastakse sellel kõveneda, sageli vaakumprotsessi abil. Selle meetodi korral kasutatakse vormi soovitud kuju saavutamiseks. Seda tehnikat eelistatakse keerukate vormide korral, mida on vaja nõudmisel.
Süsinikkiudmaterjalil on lai valik rakendusi, kuna seda saab vormida erineva tihedusega, piiritu kuju ja suurusega. Süsinikkiud vormistatakse sageli torudeks, kangaks ja riideks ning neid saab kohandada mis tahes arvuks komposiitdetailideks ja -detailideks.
Süsinikkiu levinud kasutusviisid
- Tipptasemel autoosad
- Jalgrattaraamid
- Õngeritvad
- Kingatallad
- Pesapallikurikad
- Kaitseümbrised sülearvutitele ja iPhone'idele
Eksootilisemaid kasutusviise võib leida järgmistest lehtedest:
- Lennundus ja kosmosetööstus
- Nafta- ja gaasitööstus
- Mehitamata õhusõidukid
- Satelliidid
- Vormel-1 võistlusautod
Mõned väidavad siiski, et süsinikkiu võimalusi piirab ainult nõudlus ja tootja kujutlusvõime. Nüüd on isegi tavaline leida süsinikkiudu:
- Muusikariistad
- Mööbel
- Art
- Hoonete konstruktsioonielemendid
- Sillad
- Tuuleturbiini labad
Kui võiks öelda, et süsinikkiul on mingeid vähendamisi, siis see oleks tootmiskulud. Süsinikkiudu pole massiliselt kergesti toodetav ja seetõttu on see väga kallis. Süsinikkiust jalgratas sõidab hõlpsalt tuhandetes dollarites ja selle kasutamine autotööstuses piirdub endiselt eksootiliste võidusõiduautodega. Süsinikkiud on nendes toodetes populaarsed ja teised on selle massi ja tugevuse suhte ning leegi suhtes vastupidavuse tõttu nii suured, et on olemas turg sünteetilistele materjalidele, mis näevad välja süsinikkiud. Jäljendid on sageli vaid osaliselt süsinikkiust või lihtsalt plastikust, mis on tehtud välja nagu süsinikkiud. See juhtub sageli arvutite ja muude väikeste tarbeelektroonika turustusjärgsete korpuste korral.
Negatiivne külg on see, et süsinikkiust osad ja tooted, kui need pole kahjustatud, püsivad peaaegu sõna otseses mõttes igavesti. See teeb neist hea investeeringu tarbijatele ja hoiab ka tooteid ringluses. Näiteks kui tarbija ei ole nõus maksma uhiuue süsinikkiust valmistatud golfikeppide komplekti eest, on tõenäoline, et need klubid kuvatakse kasutatud järelturul.
Süsinikkiud on sageli segamini klaaskiudja kuigi lõpptoodetes, nagu mööbel ja autode liistud, on tootmises sarnasusi ja mõned ristandid, on need erinevad. Klaaskiud on a polümeer seda tugevdatakse pigem süsinikdioksiidi klaasist kootud ahelatega. Süsinikkiust valmistatud komposiidid on tugevamad, samas kui klaaskiud on suurema paindlikkusega. Ja mõlemal on erinevad keemilised koostised, mis muudavad need paremini erinevateks rakendusteks.
Süsinikkiu ringlussevõtt on väga keeruline. Ainus kättesaadav meetod täielikuks ringlussevõtuks on protsess, mida nimetatakse termopolümerisatsiooniks, mille käigus süsinikkiust toode kuumutatakse üle hapnikuvabas kambris. Vabastatud süsinikku saab seejärel kinnitada ja taaskasutada ning kasutatud sidumis- või tugevdatud materjal (epoksü, vinüül jne) põletatakse ära. Süsinikkiudu saab ka madalamal temperatuuril käsitsi lagundada, kuid sellest tulenev materjal on lühendatud kiudude tõttu nõrgem ja seetõttu ei kasutata seda tõenäoliselt kõige ideaalsemas vormis rakendus. Näiteks võib suurema osa torustikku, mida enam ei kasutata, jagada osadeks ja ülejäänud osi kasutada arvuti korpuste, portfellide või mööbli jaoks.
Süsinikkiud on komposiitides kasutatav uskumatult kasulik materjal ja see kasvab jätkuvalt töötleva tööstuse turuosa. Kuna süsinikkiudude komposiitide majanduslikuks tootmiseks on välja töötatud rohkem meetodeid, jätkub hind langus ja seda ainulaadset materjali kasutavad rohkem tööstused.