1. Grundlegende Eigenschaften von Kohlefaser
Kohlefaser ist ein neuartiges Fasermaterial mit hochfesten und hochmoduligen Fasern mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 90 %.
- Kohlefaser weist viele hervorragende Eigenschaften auf, wie z. B. hohe Festigkeit, geringe Dichte, hohe Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. Sie wird häufig in vielen Bereichen wie Luft- und Raumfahrt, Automobilbau, Sportausrüstung usw. verwendet. Im Bereich Luft- und Raumfahrt Aufgrund seines geringen Gewichts und seiner hohen Festigkeit kann es das Gewicht von Flugzeugen reduzieren und die Treibstoffeffizienz verbessern. Bei Sportgeräten wie hochwertigen Fahrrädern und Golfschlägern kann der Einsatz von Kohlefaser die Leistung verbessern.
2. Strukturelle Eigenschaften und Schmelzpunkt von Kohlenstofffasern
- Die Struktur von Kohlenstofffasern besteht hauptsächlich aus Kohlenstoffelementen in Form von Graphitmikrokristallen. Diese Struktur macht Kohlefaser sehr stabil. Aus Sicht der chemischen Bindungen sind die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen (CC-Bindungen) in Kohlenstofffasern sehr stark.
- Der Schmelzpunkt von Kohlefaser ist sehr hoch. Unter normalem Druck schmilzt Kohlefaser kaum. Dies liegt daran, dass die Zerstörung der inneren starken Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungsstruktur extrem viel Energie erfordert. Wenn die Temperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt, unterliegen Kohlefasern im Allgemeinen einer Oxidationsreaktion in Gegenwart von Sauerstoff und schmelzen nicht wie gewöhnliche Metalle oder einige Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt. Beispielsweise schmilzt Kohlefaser in der Hochtemperaturumgebung um ein Flugzeugtriebwerk nicht, behält aber ihre strukturelle Stabilität und spielt ihre Rolle als Verstärkungsmaterial.
3. Leistung von Kohlefaser bei hohen Temperaturen
- In einer Hochtemperaturumgebung weist Kohlefaser einige besondere Eigenschaften auf. Zusätzlich zu den oben genannten Schwierigkeiten beim Schmelzen kann es auch eine gewisse Festigkeit beibehalten. Dies ermöglicht den Einsatz in Hochtemperatur-Industrieumgebungen oder in der Nähe von Hochtemperatur-Teilen der Luft- und Raumfahrt. Mit steigender Temperatur nimmt jedoch die Festigkeit der Kohlefaser allmählich ab.
- Wenn die Temperatur auf ein bestimmtes Niveau ansteigt (normalerweise etwa 2000-3000 Grad, der spezifische Wert variiert je nach Art der Kohlenstofffaser und dem Produktionsprozess), erfährt die Kohlenstofffaser strukturelle Veränderungen, wie z. B. eine Erhöhung der Temperatur der Grad der Graphitisierung, aber es wird immer noch nicht schmelzen. Diese besondere Leistung bei hohen Temperaturen macht Carbonfasern in Bereichen, in denen hochtemperaturbeständige Materialien erforderlich sind, unersetzlich.
