الیاف کربن

الیاف کربن

الیاف کربن با اکسیداسیون، کربنیزه کردن و نیز گرافیتیزاسیون پیش‌ماده‌های آلی غنی از کربن که از قبل به شکل لیف بوده‌اند، تولید می‌شوند. پیش‌ماده‌ی رایج مصرفی اغلب پلی‌اکریلونیتریل (PAN) است به این علت که الیاف کربن با بهترین خواص را می‌توان با استفاده از آن تولید کرد. اما این الیاف را می‌توان با استفاده از قیر و سلولز تولید کرد. اعمال تغییرات در فرآیند گرافیتیزاسیون هم می‌تواند موجب تولید الیاف با استحکام بالا( در دمای حدود ۲۶۰۰ درجه سانتیگراد) یا الیاف با مدول بالا(در دمای ۳۰۰۰ درجه سانتیگراد) و یا انواع دیگر الیاف با خواص بیابین اینها می‌شود. پس از تولید الیاف کربن، اصلاح سطحی روی آن انجام شده تا اتصال به ماتریس بهبود یافته و سایزینگ شیمیایی بر روی آن انجام شده تا از الیاف محافظت شود.

در اواخر دهه ۶۰ که الیاف کربن برای نخستین بار تولید شد، قیمت گرید استحکام بالای آن حدود ۲۰۰ دلار به ازای هر کیلوگرم بود. حدود سال ۱۹۹۶ ظرفیت سالانه‌ی تا حدود ۷۰۰۰ تن افزایش یافت و قیمت معادل آن از گرید استحکام بالای آن ۴۰-۱۵ دلار به ازای هر کیلوگرم شد. الیاف کربن معمولاً براساس مدول طبقه بندی می‌شوند که در آن خواص به ترتیب افت می کند. این طبقه‌بندی عبارت است از:

الیاف کربن استحکام بالا (HS)، مدول متوسط (MI)، مدول بالا (HM) و مدول فوق العاده بالا (UHM). قطر الیاف اغلب آنها در حدود ۷-۵ میکرون است. الیاف کربن نسبت به الیاف تجاری موجود دارای سفتی ویژه‌ی بالا، استحکام تنشی و فشاری بالا،  و مقاومت بالا در برابر خوردگی، خزش و خستگی هستند. با این حال استحکام ضربه‌ای این الیاف کمتر از شیشه یا آرامید است خصوصاً مشخصات شکنندگی که توسط الیاف HM و UHM نمایش داده می‌شود.