סיבי פחמן זה בדיוק מה שזה נשמע - סיבים עשויים פחמן. אבל, סיבים אלה הם רק בסיס. מה שמכונה בדרך כלל סיבי פחמן הוא חומר המורכב מחוטים דקים מאוד של אטומי פחמן. כאשר הם קשורים יחד עם שרף פולימר מפלסטיק על ידי חום, לחץ או בוואקום חומר מורכב נוצר שהוא גם חזק וגם קל משקל.
כמו בד, סכרי בונה או כסא ראטאן, כוחו של סיבי פחמן נמצא באריגה. ככל שהארגה מורכבת יותר, כך המרוכבים יהיו עמידים יותר. כדאי לדמיין מסך חוט השזור במסך אחר בזווית, ו אחרת בזווית מעט שונה, וכן הלאה, כאשר כל חוט בכל מסך עשוי מסיבי פחמן גדילים. עכשיו דמיין את רשת המסכים הזו הספוגה בניילון נוזלי, ואז נלחצת או מחוממת עד שהחומר מתמזג זה לזה. זווית האורגה, כמו גם שרף המשמש יחד עם הסיב, יקבע את חוזק המכלול הכולל. השרף הוא לרוב אפוקסי, אך יכול להיות גם תרמופלסטי, פוליאוריטן, אסתר ויניל, או פוליאסטר.
לחלופין, ניתן להטיל תבנית ולהחיל עליה את סיבי הפחמן. ה מורכב מסיבי פחמן אז מותר לרפא, לעתים קרובות על ידי תהליך ואקום. בשיטה זו משתמשים בתבנית להשגת הצורה הרצויה. עדיף טכניקה זו לצורות לא מסובכות הנחוצות לפי דרישה.
לחומר סיבי פחמן יש מגוון רחב של יישומים, מכיוון שהוא יכול להיווצר בצפיפות שונות בצורות ובגדלים ללא גבול. לעיתים קרובות מעוצבים סיבי פחמן לצינורות, בד ובד, ויכולים להתבצע בהתאמה אישית לכל מספר של חלקים ומרכיבים מורכבים.
שימושים נפוצים של סיבי פחמן
- רכיבי רכב מתקדמים
- מסגרות אופניים
- חכות
- סוליות נעליים
- מחבטי בייסבול
- תיקי מגן למחשבים ניידים ואייפונים
ניתן למצוא שימושים אקזוטיים נוספים ב:
- תעשיות אווירונאוטיקה וחלל וחלל
- תעשיית שמן וגז
- כלי טיס בלתי מאוישים
- לוויינים
- מכוניות מרוץ פורמולה -1
עם זאת יש הטוענים כי האפשרויות לסיבי פחמן מוגבלות רק על ידי דרישה ודמיונו של היצרן. עכשיו, אפילו מקובל למצוא סיבי פחמן ב:
- כלי נגינה
- ריהוט
- אומנות
- אלמנטים מבניים של בניינים
- גשרים
- להבי טורבינת רוח
אם ניתן לומר שיש בסיבי פחמן הפרעות כלשהן, זה יהיה עלות ייצור. סיבי פחמן אינם מיוצרים בקלות בהמונים ולכן הם יקרים מאוד. אופניים של סיבי פחמן יפעלו בקלות באלפי הדולרים, והשימוש בה ברכב עדיין מוגבל למכוניות מירוץ אקזוטיות. סיבי פחמן פופולריים בפריטים אלו ואחרים נובעים מיחס המשקל-לחוזק שלו ועמידותו בפני להבה, עד כדי כך שיש שוק לסינתטיים שנראים כמו סיבי פחמן. עם זאת, חיקויים הם לרוב רק סיבי פחמן חלקית או פשוט פלסטיק העשוי להיראות כמו סיבי פחמן. זה מתרחש לעתים קרובות מארזים מגן לאחר השוק למחשבים ואלקטרוניקה צרכנית קטנה אחרת.
החלק הפוך הוא שחלקים ומוצרים של סיבי פחמן, אם לא ייפגעו, יימשכו כמעט לנצח. זה הופך אותם להשקעה טובה עבור הצרכנים, וגם שומר על מוצרים במחזור. לדוגמה, אם צרכן אינו מוכן לשלם עבור קבוצה של מועדוני גולף חדשים עם סיבי פחמן, יש סיכוי שמועדונים אלה יצוצו בשוק המשומש המשני.
לעתים קרובות מתבלבלים עם סיבי פחמן פיברגלסובעוד שיש קווי דמיון בייצור וחלקם מוצלבים במוצרי קצה כמו ריהוט ועיצוב רכב, הם שונים. פיברגלס הוא א פולימר המחוזק בחוטים ארוגים של זכוכית סיליקה ולא בפחמן. מרוכבים מסיבי פחמן חזקים יותר, בעוד שלפיברגלס יש גמישות רבה יותר. בנוסף, לשניהם יש קומפוזיציות כימיות שונות ההופכות אותם למתאימים יותר ליישומים שונים.
מיחזור סיבי פחמן קשה מאוד. השיטה הזמינה היחידה למיחזור מוחלט היא תהליך הנקרא depolymerization תרמי, שבו מוצר סיבי הפחמן מחומם בתא ללא חמצן. לאחר מכן ניתן לאבטח ולעשות שימוש חוזר בפחמן המשוחרר, וכל חומר המליטה או החיזוק ששימש (אפוקסי, ויניל וכו ') נשרף. ניתן לפרק סיבי פחמן גם באופן ידני בטמפרטורות נמוכות יותר, אך החומר המתקבל יהיה חלש יותר בגלל הסיבים המקוצרים, ולכן סביר להניח שלא ישמש באידיאל ביותר שלו יישום. לדוגמה, ניתן לפצל חלק גדול של צינורות שאינם בשימוש, ואת החלקים הנותרים המשמשים למארזי מחשב, תיקים או ריהוט.
סיבי פחמן הם חומר שימושי להפליא המשמש בחומרים מרוכבים, והוא ימשיך לצמוח את נתח השוק בייצור. ככל שיתפתחו יותר שיטות לייצור מרוכבים של סיבי פחמן מבחינה כלכלית, המחיר ימשיך לרדת, ותעשיות נוספות ינצלו חומר ייחודי זה.