Sợi carbon fiber là gì? Đặc điểm tính chất và phân loại sợi

soi carbon fiber la gi

Vật liệu composite cốt sợi carbon fiber thường được sử dụng chế tạo các bộ phận của máy bay, tàu vũ trụ, thân xe đua…Đây là loại vật liệu nhẹ và bền được đánh giá có thể thay thế được thép.

Sợi carbon fiber là gì?

Sợi carbon ( hay còn gọi là sợi carbon fiber ) là một vật liệu bền, cứng, nhẹ, có tiềm năng thay thế thép và được sử dụng phổ biến trong các sản phẩm chuyên dụng, hiệu suất cao như máy bay, ô tô và thiết bị thể thao..

Sợi carbon fiber
Sợi carbon fiber

Sợi carbon fiber có thành phần chủ yếu gồm 90% nguyên tử carbon ( C ) liên kết với nhau và 10% hợp chất khác. Hiện nay người ta đã có thể chế tạo sợi carbon fiber với tỉ lệ 99% carbon khiến nó có độ bền cực cao.

Nguyên liệu thô được sử dụng để tạo ra sợi carbon được gọi là tiền chất. Những loại tiền chất thường dùng là sợi nhựa tổng hợp Polyacrylonitrile (hay PAN), sợi vải tổng hợp RayonPitch ( dầu mỏ, than đá ).

Sợi carbon fiber được cuộn lại với nhau để dệt thành vải hoặc đúc thành hình dạng cụ thể được sử dụng phổ biến cho khung xe đạp, cần câu cá, cánh máy bay cho đến thân xe đua, gậy chơi golf hay cột thuyền buồm.

“Năm 1860, Joseph Swan lần đầu tiên sản xuất sợi carbon, để sử dụng trong bóng đèn. Vào năm 1879, Thomas Edison đã nướng các sợi bông hoặc các thanh tre ở nhiệt độ cao để carbon hóa chúng thành một sợi hoàn toàn bằng sợi carbon được sử dụng trong một trong những bóng đèn sợi đốt đầu tiên được đốt nóng bằng điện. Năm 1880, Lewis Latimer đã phát triển dây tóc carbon đáng tin cậy cho bóng đèn sợi đốt, được đốt nóng bằng điện”. Nguồn: vi.wikipedia.org

Đặc điểm tính chất của sợi carbon fiber

Ưu điểm của sợi carbon fiber

Nhẹ: 90% sợi carbon fiber được cấu tạo từ nguyên tố C. Nguyên tố C cũng nhẹ các nguyên tố kim loại khác. Bạn có thể nhớ từ lớp hóa học rằng kim cương – một trong những chất tự nhiên cứng nhất – được cấu tạo từ các nguyên tử cacbon được sắp xếp trong một mạng tinh thể cụ thể. Vì vậy, không có gì ngạc nhiên khi sợi carbon cứng, chắc và nhẹ.

Khung siêu xe làm từ sợi carbon fiber
Khung siêu xe làm từ sợi carbon fiber

Độ bền kéo cao: Một trong những loại sợi rất khó kéo căng hoặc uốn cong. Sợi carbon chịu lực kéo gấp 5 lần và cứng gấp 2 lần so với thép.

Độ giãn nở nhiệt thấp: Sợi carbon fiber sẽ giãn nở hoặc co lại ít hơn nhiều trong điều kiện nóng hoặc lạnh so với các vật liệu như thép và nhôm. Đây là tính chất quan trọng cho những chi tiết cần độ bền cao ở những môi trường đặc biệt như tàu vũ trụ, chi tiết xe ô tô, thiết bị quân sự.

Độ bền vượt trội: Sợi carbon fiber có đặc tính chống ăn mòn vượt trội so với kim loại, có nghĩa là các thành phần làm bằng sợi carbon sẽ không bị mài mòn nhanh chóng dưới áp lực của việc sử dụng liên tục. Khi được làm bằng các loại nhựa thích hợp, sợi carbon fiber là một trong những vật liệu chống ăn mòn tốt nhất hiện có. 

Tính phóng xạ: Sợi carbon fiber trong suốt đối với bức xạ và không nhìn thấy được trong tia X, nên có giá trị sử dụng trong các thiết bị và cơ sở y tế

Tính dẫn điện: Sợi carbon có dẫn điện không? Vật liệu tổng hợp sợi carbon là chất dẫn điện tuyệt vời

Chống tia cực tím: Sợi carbon fiber có thể chống tia cực tím với việc sử dụng các loại nhựa thích hợp.

Ứng dụng của sợi carbon fiber
Ứng dụng của sợi carbon fiber

Sợi carbon fiber được ứng dụng khá nhiều trong độ vô lăng carbon fiber trên ô tô. Điều này giúp biến những chiếc vô lăng thường thành vô lăng siêu xe.

độ vô lăng carbon fiber
Độ vô lăng carbon fiber

Nhược điểm

Giá thành tương đối cao: Sợi carbon fiber là vật liệu chất lượng cao cho nên giá thành của nó khá cao cũng không phải là điều quá khó hiểu. Trong khi giá cả đã giảm đáng kể trong 5 năm qua, nhu cầu vẫn chưa đủ tăng để làm tăng nguồn cung về cơ bản. Do đó, giá có thể sẽ vẫn giữ nguyên trong tương lai gần.

Phân loại vải sợi carbon

Sợi carbon được phân loại theo mô đun kéo của sợi. Mô đun kéo là thước đo lực kéo mà một sợi có đường kính nhất định có thể tác dụng mà không bị đứt. Đơn vị đo lường tiếng Anh là pound lực trên inch vuông của diện tích mặt cắt ngang, hay psi. Sợi carbon được phân loại là “mô đun thấp” có mô đun kéo dưới 34,8 triệu psi (240 triệu kPa). Các phân loại khác, theo thứ tự tăng dần của mô đun kéo, bao gồm “mô đun tiêu chuẩn”, “mô đun trung gian”, “mô đun cao” và “mô đun siêu cao”. Sợi carbon mô-đun siêu cao có mô-đun kéo từ 72,5-145,0 triệu psi (500 triệu-1,0 tỷ kPa). Để so sánh, thép có mô đun kéo khoảng 29 triệu psi (200 triệu kPa).

Vải sợi carbon gồm các kiểu dệt Plain, Twill, Hybrid, dệt thông thường… Vải sợi carbon được phân ra thành loại khác nhau như: 1k (1000 filaments), 3K, 6K, 12K, 24K, 40K.

Hiểu đơn giản 1k = 1000 sợi carbon cuộn lại, các loại khác thì tương tự.

Vải sợi carbon 3k

Đây là loại vải sợi carbon thông dụng nhất, được ưa chuộng trong các ngành công nghiệp, thiết bị gia dụng, robot, ngành công nghiệp kỹ thuật cao khác gồm cả hàng không vũ trụ.

Vải sợ carbon 3K thường có 4 mẫu dệt phổ biến: Dệt thông thường, tự nhiên, 4HS satin và 8HS satin.

Vải sợi carbon 6k

Loại vải có sự bền bỉ cao nhưng vẫn đảm bảo được tính gọn nhẹ và có thể tạo đường nét cho hình dạng và góc phức tạp khắc phục nhiều vấn đề và dệt lỗi. Phù hợp với các chi tiết nhỏ trong động cơ. Các kiểu dệt phổ biến là dệt tự nhiên và 4HS Satin.

Vải sợi carbon 12k

Có đặc điểm hạt trong, mịn và sáng bóng. Chống lão hóa và chống ăn mòn.

Được sử dụng trong ngành công nghiệp, phòng cháy chữa cháy, kiến ​​trúc và không gian,..Các kiểu dệt gồm Plain, Twill và 8HS.

Vải sợi carbon 24k

Có trọng lượng nhẹ, độ bền cao, độ cứng cao, chắc chắn hơn. Loại vải sợi carbon 24K này thường sử dụng cho các loại mô hình, xe thể thao, chế tạo máy bay, đóng tàu thuyền, thiết bị thể thao, sản xuất ô tô. Các kiểu dệt gồm Plain, Twill và Hybrid.

Sợi carbon fiber giá bao nhiêu

Sợi carbon fiber giá bao nhiêu là câu hỏi nhiều người tìm kiếm.

Giá Sợi carbon fiber còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:

  • Loại sợi nào 1k,3k,6k hay 12k.
  • Mỗi đơn vị phân phối có giá khác nhau
  • Chất lượng, nguồn gốc của sợi cũng là một yếu tố quyết định giá.

Theo tham khảo trên thị trường của Thành Vô Lăng giá như sau:

Loại da 3k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 600 – 700k/m2

Loại da 6k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 650 – 750k/m2

Loại da 12k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 550 – 580k/m2

Quá trình sản xuất Sợi carbon fiber

Sợi cacbon fiber được sản xuất bằng cách nhiệt phân có kiểm soát các sợi hữu cơ đã chọn trên nhằm loại oxy, nitơ, hydro để tạo thành sợi cacbon. Cơ tính sợi cacbon càng cao khi tăng cấu trúc tinh thể và mức độ định hướng sợi, cũng như giảm các khuyết tật trên sợi. Cách tốt nhất để có được sợi cacbon định hướng cao là chọn sợi nguyên liệu định hướng cao, sau đó duy trì mức độ định hướng này trong quá trình ổn định và cacbon hóa.

Khoảng 90% sợi carbon được sản xuất được làm từ polyacrylonitrile. 10% còn lại được làm từ rayon hoặc dầu mỏ. Tất cả các vật liệu này đều là các polyme hữu cơ, đặc trưng bởi các chuỗi phân tử dài liên kết với nhau bằng các nguyên tử cacbon. Thành phần chính xác của mỗi tiền chất khác nhau giữa các công ty và thường được coi là bí mật thương mại.

Trong quá trình sản xuất, nhiều loại khí và chất lỏng được sử dụng. Một số vật liệu này được thiết kế để phản ứng với sợi để đạt được một hiệu ứng cụ thể. Các vật liệu khác được thiết kế để không phản ứng hoặc ngăn chặn các phản ứng nhất định với sợi. Cũng như tiền chất, thành phần chính xác của nhiều nguyên liệu chế biến này được coi là bí mật thương mại.

Bài viết liên quan
Hệ thống phun xăng điện tử và 6 điều cần biết
he thong phun xang dien tu 4

Phun xăng điện tử là gì? Phun xăng điện tử là gì? Hệ thống phun xăng ...

Niên hạn xe bán tải – 5 quy định mới nhất 2021
nien su dung han xe ban tai

Hiểu đúng về định nghĩa xe bán tải? Niên hạn xe bán tải Để hiểu đúng ...

Hệ thống Intercooler là gì? Một số lỗi thường gặp
cau tao Intercooler

Trên một số xe có dòng chữ "intercooler" mà nhiều bác tài thắc mắc không hiểu có ý nghĩa gì. ...

Thời hạn đăng kiểm xe ô tô mới nhất áp dụng từ tháng 10/2021
thoi han dang kiem xe o to 2021

Mức phạt vi phạm lỗi quá thời hạn đăng kiểm xe ô tô tương đối cao từ 4 triệu đồng ...

5/5 (1 Review)

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Messenger
Chat với chúng tôi qua Zalo
Gọi ngay
Developed by Tiepthitute