Carbon Fibre là gì?

Carbon Fibre hay sợi carbon là những sợi có đường kính siêu nhỏ, khoảng 5 - 10 micromet, có thành phần chủ yếu là các nguyên tử carbon.

Thường được sử dụng ở dạng bó và đan thành nhiều lớp kèm một số vật liệu khác (một bó gồm hàng ngàn sợi).

Đặc tính của Carbon Fibre

Carbon Fibre có nhiều đặc tính như độ cứng, độ bền kéo cao, trọng lượng nhẹ, chống ăn mòn bởi hóa chất, chịu được nhiệt độ cao và ít bị giãn nở.

Sợi carbon được sử dụng rộng rãi từ các ngành kỹ thuật hàng không vũ trụ, quân sự cho tới các sản phẩm tiêu dùng như thời trang, thể thao.

Quy trình sản xuất phức tạp dẫn đến giá thành cao, đây là một bất lợi của Carbon Fibre so với những sợi phổ biến khác như sợi thủy tinh hay sợi nhựa.

Sợi carbon, với đường kính từ 5 đến 10 micromet, nhỏ hơn cả sợi nhện tự nhiên, chủ yếu được hình thành từ 90% nguyên tử carbon. Được coi là biểu tượng của thế kỷ 21, vật liệu này kết hợp những đặc tính đáng kinh ngạc: nhẹ, nhỏ gọn, khả năng chịu nhiệt tốt, có khả năng chịu lực gấp 5 lần và cứng gấp 2 lần so với thép.

Được biết đến với tên gọi sợi carbon fiber (CF), chúng được tạo thành từ một loạt nguyên liệu khác nhau như polyacrylonitrile (PAN), xenlulo, graphite, than đá, và dầu mỏ. Những sợi này có thể được xoắn lại để tạo thành các sợi đơn lẻ, hoặc được dệt thành các tấm vải.

Quá trình sản xuất sợi carbon đòi hỏi sự kết hợp của nhiều nguyên liệu cùng với một số loại khí và chất lỏng để tạo ra các phản ứng hóa học cần thiết, nhằm đảm bảo sản phẩm cuối cùng đạt được độ bền theo chuẩn. Mỗi loại nguyên liệu thô đầu vào sẽ tạo ra sợi carbon fiber với các đặc tính riêng. Trong đó, polyacrylonitrile thường chiếm 90% tỷ lệ thành phần, trong khi 10% còn lại được tạo ra từ các loại sợi khác. Đặc biệt, graphite có tỉ lệ carbon trên 99%.

Carbon Fiber là gì?

Carbon Fiber, với hầu hết là nguyên tử Cacbon (C) liên kết với nhau và chỉ khoảng 10% là các hợp chất khác, đã được chế tạo với tỷ lệ Carbon lên đến 99%, mang lại độ bền vượt trội cho loại vật liệu này.

Nguyên liệu thô được sử dụng để sản xuất Carbon Fiber thường được gọi là tiền chất. Các loại tiền chất phổ biến bao gồm Polyacrylonitrile (PAN), sợi vải tổng hợp Rayon và Pitch (dầu mỏ, than đá).

Carbon Fiber thường được cuộn lại để tạo thành vải hoặc đúc thành các hình dạng cụ thể. Vật liệu này có ứng dụng phổ biến trong làm khung xe đạp, cần câu cá, thân xe đua, gậy golf, cột thuyền buồm và thậm chí là cánh máy bay.

Những điều ít biết về sợi Carbon Fiber

Lịch sử về sợi Carbon Fiber

Sợi carbon, một phát minh của Thomas Edison vào năm 1879, ban đầu được sử dụng như dây tóc cho bóng đèn. Chúng được tạo ra từ cellulose, có khả năng chịu nhiệt cao và tạo ra ánh sáng trong bóng đèn.

Đến những năm 1950, tính kéo giãn của sợi carbon mới được khám phá, và Rayon được coi là người đầu tiên tạo ra sợi carbon như ngày nay. Ngày nay, sợi carbon hiện đại được sản xuất từ polyacrylonitrile (PAN), là nguyên liệu chính cho hầu hết sợi carbon sử dụng hiện nay. Điều này là minh chứng cho sự tiến bộ trong công nghệ vật liệu, từ nguyên liệu đầu vào đến quy trình sản xuất, mang lại những ứng dụng rộng rãi và quan trọng cho nhiều lĩnh vực trong đời sống và công nghiệp hiện đại.

Tại sao sợi Carbon Fiber nhẹ và bền

Sợi carbon được biết đến vừa nhẹ vừa bền nhờ vào cấu trúc và tính chất đặc biệt của nguyên liệu carbon và quy trình sản xuất. Carbon có tỉ trọng rất nhẹ, giúp làm giảm trọng lượng của vật liệu nhưng vẫn duy trì được độ bền.

Tính chất chịu nhiệt và hóa học tốt của carbon khiến cho sợi carbon không bị ảnh hưởng bởi môi trường khắc nghiệt, giúp nó trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng đòi hỏi sự đều đặn và độ bền cao. Những đặc tính này khiến sợi carbon trở thành lựa chọn hàng đầu cho các ngành công nghiệp như hàng không, ô tô, thể thao, và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Sợi Carbon Fiber sở hữu tính vượt trội so với kim loại

Sợi carbon sở hữu một loạt tính chất vượt trội so với kim loại, làm cho nó trở thành vật liệu ưa thích trong nhiều ứng dụng. Đầu tiên, sợi carbon có độ bền kéo và cứng vượt trội so với kim loại, mặc dù có đường kính nhỏ hơn. Điều này giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng cần sức mạnh và độ bền cao như trong sản xuất xe đua, thể thao, hàng không và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác.

Sợi carbon có khả năng chịu nhiệt và hóa học tốt hơn so với nhiều kim loại. Nó không bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ cao hoặc các chất hóa học phổ biến, giúp nó duy trì tính ổn định trong môi trường khắc nghiệt.

Cuối cùng, sợi carbon rất nhẹ nhàng, với trọng lượng nhẹ hơn so với các kim loại như thép hay nhôm. Điều này giúp giảm trọng lượng tổng thể của các sản phẩm và cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng yêu cầu trọng lượng nhẹ như trong ngành hàng không và ô tô.

Sợi Carbon Fiber ngày càng được ứng dụng rộng rãi

Sợi carbon ngày càng trở nên phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong ngành hàng không và ô tô, sợi carbon được ưa chuộng để sản xuất các bộ phận như cánh máy bay, thân xe, và khung xe nhẹ và bền hơn. Trong lĩnh vực thể thao, nó được áp dụng trong sản xuất gậy golf, vợt tennis và thiết bị thể thao khác, giúp cải thiện hiệu suất và giảm trọng lượng. 

Cùng với đó, sợi carbon cũng có ứng dụng trong ngành y tế, được sử dụng trong việc sản xuất các thiết bị y tế tiên tiến như các bộ phận thay thế xương. Sự linh hoạt và tính hiệu suất cao của sợi carbon đang mở ra nhiều cơ hội mới trong nhiều lĩnh vực, và dự kiến sẽ tiếp tục phát triển trong tương lai.