Τι είναι το Carbon Fiber;(ανθρακονημα)
- speednick
- Jul 5, 2020
- 2 min read
Φιλικότερα στο περιβάλλον. Με μεγαλύτερη απόδοση και οικονομία χρήσης. Με ανυπέρβλητη παθητική και ενεργητική ασφάλεια. Περισσότερο “fun to drive”. Με ανέση και χώρους. Με μεγαλύτερη πρακτικότητα και ευχρηστία. Με μικρότερο κόστος κτήσης και συντήρησης.
Αυτές είναι οι απαιτήσεις των καταναλωτών και των κυβερνητικών οργανισμών από τις αυτοκινητοβιομηχανίες. Η αντίδραση; Εξέλιξη και προσαρμογή των διαθέσιμων τεχνολογιών στις ανάγκες της αυτοκινητοβιομηχανίας και ανάπτυξη νέων όπου η εξέλιξη δεν αρκεί.
Η ανάπτυξη τεχνολογιών για την χρήση εναλλακτικών καυσίμων, την ηλεκτροκίνηση, η εξέλιξη των κινητήρων εσωτερικής καύσης, η ανάπτυξη τεχνολογιών διασύνδεσης των οχημάτων, η βελτίωση της αεροδυναμικής, η μείωση των αντιστάσεων κύλισης, είναι το ένα κομμάτι του παζλ. Το άλλο κομμάτι όμως αφορά τα ίδια τα υλικά με τα οποία κατασκευάζεται ένα αυτοκίνητο. Το αλουμίνιο και το πλαστικό έχουν αντικαταστήσει σε μεγάλο βαθμό το ατσάλι και τα άλλα «συμβατικά» υλικά.
Σήμερα, ένα ακόμα υλικό έρχεται να προστεθεί στις διαθέσιμες εναλλακτικές. Δεν είναι άλλο από τα carbon fibers ή ανθρακονήματα.
Το ανθρακόνυμα είναι ίνες άνθρακα. Στη συνέχεια οι ίνες αυτές υφαίνονται για το σχηματισμό «υφασμάτων» από ανθρακόνημα με αντίστοιχο τρόπο όπως οι ίνες βάμβακα ή μαλλιού χρησιμοποιούνται για την παραγωγή υφασμάτων.
Η πρώτη εφαρμογή των ανθρακονημάτων χρονολογείται στο 1879, όταν ο Thomas Edison μέσα από μία σειρά χημικών διεργασιών με πρώτη ύλη ίνες βαμβακιού και λεπτές επιμήκεις λωρίδες μπαμπού, “ανθρακοποίησε” τις πρώτες αυτές ύλες ώστε να παράγει ίνες καθαρού άνθρακα που χρησιμοποίησε στη συνέχεια για την κατασκευή των νημάτων των λαμπτήρων πυράκτωσης.
Σήμερα ως πρώτη ύλη για την παραγωγή ανθρακονημάτων χρησιμοποιούνται βαρέα κλάσματα του αργού πετρελαίου (πχ. πίσσα) ή πολυακριλονιτρίλιο (PolyAcryloNitrile PAN – (C3H3N)n) ένα ημι-κρυσταλλικό οργανικό πολυμερές. Η πρώτη ύλη μετατρέπεται σε ίνες άνθρακα μέσω πυρόλυσης (διαδικασία διάσπασης οργανικών ενώσεων, απουσία οξυγόνου), μία σχετικά αργή διαδικασία που απαιτεί μεγάλες ποσότητες ενέργειας, σε συνδυασμό με μηχανική επεξεργασία ώστε το τελικό προϊόν να αποκτήσει τις επιθυμητές μηχανικές ιδιότητες.
Οι μηχανικές ιδιότητες των ανθρακονημάτων συνοψίζονται ως: Υψηλό μέτρο ελαστικότητα, μεγάλη αντοχή σε εφελκυσμό, μεγάλη αντοχή σε χημικούς παράγοντες, μεγάλη αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, μικρός συντελεστής θερμικής διαστολής.
Λόγω της μορφής τους, δεν είναι δυνατή η ανάληψη θλιπτικών φορτίων, κάτι που αντιμετωπίζεται με την ύφανση τους εντός κάποιου άλλου υλικού που παίζει το ρόλο της μήτρας για τη δημιουργία Carbon Fiber Reinforced Polymers (ενισχυμένα πολυμερή με ίνες άνθρακα). Σε άλλες περιπτώσεις τα υφάσματα από ανθρακονήματα χρησιμοποιούνται στη διαμόρφωση σύμμεικτων διατομών για βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων και της αντοχής των επιμέρους εξαρτημάτων.
Βασικό μειονέκτημα, όμως, είναι η τιμή του. Πιο συγκεκριμένα είναι 20 φορές πιο ακριβό απο τον χάλυβα.
Δεν θα δώσουμε παραπάνω έκταση στο Carbon Fiber Reinforced Polymers, μπορούμε όμως να αφιερώσουμε ένα ξεχωριστό άρθρο για αυτό. Εσείς αποφασίζετε!!
Πως φαίνεται λοιπόν το ανθρακόνημα πάνω σε αυτοκίνητο;
Βίντεο από το κανάλι στο youtube Auto Urban)
Πηγές:
Comments