Beth yw Ffibrau Carbon?
Mae ffibrau carbon yn unedau carbon cadwyn hir tebyg i graffit sydd â strwythur rhwydwaith. Mae'r unedau carbon rhwydwaith cadwyn hir yn digwydd oherwydd priodweddau catenation atomau carbon, hy cysylltiad atomau o elfen debyg.
Mae Thomas Elva Edison yn cael y clod am greu'r ffilament carbon cyntaf i'w brofi yn ffilament trydan y bwlb gan ddefnyddio cotwm naturiol.
Rhagflaenwyr yw'r elfennau crai a ddefnyddir wrth gynhyrchu ffibrau carbon.
Sut Mae Ffibr Carbon yn cael ei Wneud?
Mae'r rhan fwyaf o ffibr carbon yn cael ei wneud o broses o'r enw polyacrylonitrile, neu PAN. Yn y broses, mae dalen ffibr yn agored i wres mor uchel fel bod bron popeth ac eithrio'r carbon ei hun yn cael ei losgi i ffwrdd.
Camau i Gynhyrchu Ffibrau Carbon Normal:
1: Polymerization: I wneud polymer cadwyn hir, mae'r rhagflaenydd wedi'i bolymeru.
2: Troelli: Ar ôl hynny, mae'r polymer yn cael ei nyddu'n ffibrau hir. Defnyddir gweithdrefnau cemegol a mecanyddol yn gyffredin.
3: Ocsideiddio: Mae'r ffibr yn cael ei sefydlogi trwy ei gynhesu yn yr awyr. Mae'n amsugno ocsigen o'r aer ac yn mynd trwy broses ad-drefnu atomig soffistigedig i sefydlogi'r ffibr.
4: Carboneiddio: Yn absenoldeb ocsigen, triniaeth tymheredd uchel o'r cymhorthion ffibr ocsidiedig a sefydlog wrth golli atomau di-garbon, gan arwain at ffibr carbon wedi'i bacio'n dynn.
5: Triniaeth arwyneb: Mae gan ffibrau carbonedig alluoedd bondio gwael, gan ei gwneud hi'n anodd iddynt uno â resinau epocsi i gynhyrchu cyfansawdd. Er mwyn caffael y gallu rhwymo hwn, caiff yr wyneb ei drin â'r cemegau priodol.
6: Maint: Er mwyn amddiffyn, mae'r ffibrau wedi'u gorchuddio ag epocsi, neilon, polyester, a deunyddiau eraill. Cyfeirir at hyn fel sizing.
Yna caiff y ddalen amrwd ffibr carbon ei huno ynghyd â metelau eraill (rhan bwysig o ddeall dargludedd ffibr carbon), ac mae'r cyfansawdd sy'n deillio o hyn yn cael ei drin a'i faint gan ddefnyddio prosesau cemegol.
Mae'r broses yn fanwl ac, felly, yn ddrud.
CYSYLLTIEDIG: 5 Defnydd Hwyl ar gyfer Taflenni Ffibr Carbon
A yw Ffibr Carbon yn ddargludol ar ei ben ei hun?
Na, nid yw ffibr carbon yn rhy ddargludol pan nad yw wedi'i gyfuno ag unrhyw beth arall, o ran dargludedd thermol na thrydan.
O ran dargludedd thermol (y gallu i ddargludo gwres), mae ffibr carbon yn gyfartalog. Mae gan ffibr carbon o ansawdd cymharol uchel tua chymaint o ddargludedd gwres â silicon, ac mae gan hyd yn oed ffibr carbon uchaf y llinell lai o ddargludedd nag alwminiwm.
Mae hen ffibr carbon plaen ychydig yn well o ran dargludiad trydanol, er nad yw mor ddargludol â'r rhan fwyaf o fetelau o hyd. Pan gaiff ei ddefnyddio fel dargludydd trydanol, mae'n well addasu'r ffibr carbon trwy ei wehyddu ynghyd â metelau eraill neu trwy greu allotrope carbon sy'n fwy dargludol yn drydanol fel diemwnt neu graffit.
Sut Allwn Ni Wneud Ffibr Carbon yn Fwy Dargludol?
Er mwyn cynyddu dargludedd trydanol, dylid trin y ffibr carbon â deunyddiau eraill unwaith y bydd wedi'i ynysu. Y cyfansoddion gorau i gyfuno â ffibr carbon er mwyn cynyddu dargludedd yw latecs ar gyfer dargludedd ïonig (trwy hylif) a mwg silica ar gyfer dargludedd electronig (trwy solid).
Mae allotropau carbon sy'n dargludo gwres yn llawer gwell na ffibr carbon -- diemwnt, yn arbennig, yn dargludo gwres hyd at 100x yn fwy effeithiol na ffibr carbon plaen. Mae creu'r allotropau hyn ymhell o fod yn hawdd, ond mae prosesau sy'n cynnwys pwysau, gwres ac adweithiau cemegol eraill sy'n gwneud y trawsnewidiadau yn bosibl. Os caiff y ffibr carbon ei drin â'r allotropau carbon hyn pan fyddant yn barod, gall dargludedd gwres y ffibr carbon gynyddu sawl gwaith.
Felly, a yw ffibr carbon yn ddargludol? Nid cymaint yn ei gyflwr sylfaenol, ond gall hynny newid yn hawdd gydag ychydig o wyddoniaeth.
CYSYLLTIEDIG: Ar gyfer beth mae Lapio Ffibr Carbon yn cael ei Ddefnyddio?
A yw Ffibr Carbon yn ddargludol o'i gymharu â metel?
Nid ar ei ben ei hun, na. Fodd bynnag, pan gaiff ei drin â metelau eraill.
Ar ei ben ei hun, nid yw ffibr carbon yn ddargludydd trydan gwych o'i gymharu â metel. Mewn gwirionedd, mae'r rhan fwyaf o fetelau yn dargludo trydan tua 1000x yn ogystal â ffibr carbon plaen. Hyd yn oed pan gaiff ei drin â deunyddiau eraill, nid yw ffibr carbon cystal â metel o hyd o ran dargludiad trydan. Mae metelau fel arian, alwminiwm a chopr yn arbennig o dda am ddargludo trydan, yn dal i fod tua 100x mor gyflym â ffibr carbon wedi'i drin â dargludyddion trydan da.
Mae dargludo ynni thermol yn stori wahanol. Pan gaiff ei wneud yn dda a'i drin yn gywir, mae ffibr carbon mewn gwirionedd yn fwy dargludol gwres na metel dargludol iawn fel copr.
Beth yw'r Ddefnydd o Ffibr Carbon Dargludol?
Defnyddir ffibr carbon wedi'i drin mewn eitemau moethus fel helmedau a bagiau sy'n elwa o fod yn ysgafn ac yn wydn. Ond mae dargludedd ffibr carbon yn disgleirio mewn defnyddiau mwy diwydiannol fel seidin cynhwysydd mewn prosiectau peirianneg ac awyrofod.
Mae gwyddoniaeth yn dal i weithio i wella dargludedd trydanol ffibr carbon. Oherwydd ei wydnwch goruchaf, ymwrthedd gwres, ysgafn, a maint bach o'i gymharu â phethau fel gwifrau metel, disgwylir y bydd cynhyrchion ffibr carbon yn cael eu defnyddio'n llawer mwy fel dargludyddion yn y dyfodol.
Mae gan ffibr carbon lawer o rinweddau anhygoel. Un ohonynt yw ei alluoedd anhygoel fel dargludydd thermol neu drydanol pan gaiff ei drin â chyfansoddion metel eraill.
