Uhlíkové tkaniny

Věděli jste, že mnoho věcí, které každý den vidíme, jsou vyrobeny z uhlíkových vláken? 

Výrobek z uhlíkových vláken je jedním z nejsilnějších a nejlehčích stavebních materiálů na současném trhu. 

Konstrukční provedení z uhlíkových vláken jsou vyrobena z vláken, která mají poloviční hmotnost než ocel, ale mají až 60x větší pevnost v tahu

V uhlíkových vláknech se pojí vysoká pevnost, modul pružnosti a tepelná odolnost s nízkou měrnou hmotností.

Vyrábějí se z viskózových nebo polyakrylonitrilových (PAN) vláken a alternativně i z tzv. anizotropní smoly (pitch), zvlákňované v tavenině.

Pro výrobu nejtužších uhlíkových vláken se používá právě smol (zbytku po destilaci černého uhlí a ropy).

Nejtužší komerčně vyráběná vlákna z mezifázových smol (smoly s kapalnými krystaly) dnes dosahují modulu pružnosti v tahu E až 965 GPa.

Dnes se vyrábějí také nejnověji z vláken novoloidu – vláken fenol-aldehydových.

Obchodní názvy uhlíkových tkanin: Aksaca, Torayca, Pyrofil, HexTow, Tenax, Zotek Panex, Tairyfil, Dialead, Granoc.

Téměř 30% všech produktů z uhlíkových vláken je určeno pro použití v leteckém průmyslu. Letecký a kosmický průmysl je lídrem v používání uhlíkových vláken a skvěle využívá vysoké poměry pevnosti k hmotnosti a tuhosti. Průmyslová odvětví vyrábějící předměty jako drony, stavební materiály, robotika, taktické žebříky a sportovní potřeby dnes využívají tuhosti a lehkých vlastností tohoto všestranného vlákna.

Vzhledem k vysokým nákladům na uhlíková vlákna je jejich aplikace často omezena na masivní průmyslová odvětví nebo vládní programy. Armáda jako taková použila řadu možností prototypování uhlíkových vláken , včetně použití v přilbách, zbraních a samozřejmě v letadlech.

Stále častěji se používají v dronech a bezpilotních prostředcích (UAV), kde nízká hmotnost přispívá k lehčí konstrukci a většímu užitečnému zatížení. 

V automobilovém průmyslu mají nové pokroky v technologii uhlíkových vláken potenciál snížit hmotnost vozu téměř na polovinu.

Jedním z hlavních způsobů běžného použití jsou sportovní potřeby. Technologie uhlíkových vláken vytvořila lehké tenisové rakety, golfové hole a hokejky. Strukturální uhlíková vlákna se také používají v přilbách pro motocyklové jezdce nebo jezdce na koních, aby se zajistilo, že dostanou nejlepší bezpečnostní opatření.

Rám jízdního kola z uhlíkových vláken je nutností pro sportovce, kteří chtějí své kolo vzít napříč platformami. Ať už jedete na horách nebo se projíždíte po silnici, lehké ale pevné rámy nabízejí to nejlepší z jízdního výkonu.

V lékařské oblasti byla strukturální uhlíková vlákna použita v různých aplikacích, ale žádná nebyla tak populární jako protetický průmysl. Použití uhlíkových vláken pro umělé končetiny nabízí nejlepší podporu těm, kteří chtějí nebo potřebují extra sílu a dlouhou životnost. Protože jsou biologicky inertní a propustné pro rentgenové záření, jsou kompozity z uhlíkových vláken ideální pro použití nejen v protetice, ale také v  implantátech a chirurgickém vybavení.

Uhlíková vlákna se dostala také do rentgenových aplikací, protože materiál je „radiolucentní“, což znamená, že na jakýchkoli rentgenových snímcích je zobrazen jako černý.

Kompozity z uhlíkových vláken mají navíc nízké koeficienty tepelné roztažnosti (téměř nulové), což vede k jejich použití v takových produktech, jako jsou teleskopy, optické lavice či přesné měřicí nástroje.

Hudební průmysl také nachází aplikace nekonvenčních vlastností uhlíkových vláken. Spolu s vysokou rozměrovou stabilitou a odolností proti vlhkosti vykazuje uhlíková vlákna nízké tlumení vibrací. Tato vlastnost v kombinaci s vysokou tuhostí vůči hmotnosti může výrazně zlepšit rezonanci nástroje. Hudební nástroje vyrobené z uhlíkových vláken nabízejí plný a bohatý zvuk, poskytují větší akustický objem a nejsou ovlivněny změnami okolních podmínek.

Stále oblíbenější jsou uhlíková vlákna pro pouzdra na telefony, protože nabízejí skvělou úroveň ochrany před poškozením.

Na rozdíl od dřeva a hliníku uhlíková vlákna nabízí trvanlivost bez degradace. Dřevo má tendenci se rozpínat a zatahovat v závislosti na povětrnostních podmínkách a vlhkosti dřeva. Hliník časem koroduje v důsledku oxidace a jsou náchylné k promáčknutí. Uhlíková vlákna naopak nekorodují a kompozitní výrobek zajišťuje, že dokáže odolat různým překážkám, včetně odolnosti vůči teplu a povětrnostním vlivům. To je cenná vlastnost, pokud chcete vyzkoušet uhlíková vlákna jako alternativu ke kovu.

Uhlíková vlákna jsou jen o málo širší než pavoučí hedvábí a jejich maticový design nabízí veškerou pevnost bez tíhy jiných kovových alternativ, jako je hliník a ocel. Voštinová konstrukce vláken z uhlíkových vláken zajišťuje, že je matrice schopná zůstat pod tlakem tuhá. Díky tomu je jeho aplikace vhodná pro širokou škálu prototypů, ať už chcete vyrobit vlastní kompozit z uhlíkových vláken nebo vyrobit zcela nový produkt. Strukturální uhlíková vlákna zajišťují integritu a dlouhou životnost vaší struktury. Díky uhlíkovým vláknům mají lodě lepší spotřebu paliva, delší životnost a vyšší rychlost na otevřené vodě. 

Některé typy uhlíkových vláken:

Karbonizovaná vlákna - mají střední modul pružnosti a dobrou pevnost v tahu. Lze je považovat
za standardní uhlíková vlákna (HS – “High Strength”, AS – “Average Strength”, HT nebo HTA – “High
Tenacity”)

Vysokomodulová grafitizovaná vlákna (HM – “High Modulus”)

Vlákna vysoce pevná - se středním modulem pružnosti (IM – “Intermediate Modulus”)

Vlákna s vysokým modulem pružnosti - (VHM - “Very High Modulus”, UHM- “Ultra High Modulus”)