คาร์บอนไฟเบอร์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือไม่?

คาร์บอนไฟเบอร์คืออะไร?

เส้นใยคาร์บอนเป็นหน่วยคาร์บอนสายโซ่ยาวคล้ายกราไฟท์ซึ่งมีโครงสร้างเชื่อมโยงกัน หน่วยคาร์บอนที่ต่อเป็นเครือข่ายสายโซ่ยาวเกิดขึ้นเนื่องจากคุณสมบัติแคตเนชันของอะตอมคาร์บอน กล่าวคือ การเชื่อมโยงอะตอมขององค์ประกอบที่คล้ายกัน

Thomas Elva Edison ได้รับเครดิตในการสร้างเส้นใยคาร์บอนตัวแรกสำหรับการทดสอบในเส้นใยไฟฟ้าของหลอดไฟโดยใช้ฝ้ายธรรมชาติ

สารตั้งต้นคือองค์ประกอบดิบที่ใช้ในการผลิตเส้นใยคาร์บอน

คาร์บอนไฟเบอร์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

คาร์บอนไฟเบอร์ส่วนใหญ่ทำจากกระบวนการที่เรียกว่าโพลีอะคริโลไนไตรล์หรือ PAN ในกระบวนการนี้ แผ่นไฟเบอร์ต้องเผชิญกับความร้อนสูงจนเกือบทุกอย่างยกเว้นตัวคาร์บอนถูกเผาทิ้ง

ขั้นตอนในการผลิตเส้นใยคาร์บอนปกติ:

1: การเกิดพอลิเมอไรเซชัน: เพื่อสร้างโพลีเมอร์สายยาว สารตั้งต้นจะถูกทำให้เป็นพอลิเมอร์

2: การปั่น: หลังจากนั้นโพลีเมอร์จะถูกปั่นเป็นเส้นใยยาว โดยทั่วไปจะใช้ขั้นตอนทางเคมีและทางกล

3: ออกซิไดซ์: เส้นใยมีความเสถียรโดยการให้ความร้อนในอากาศ โดยจะดูดซับออกซิเจนจากอากาศและผ่านกระบวนการจัดเรียงอะตอมใหม่ที่ซับซ้อนเพื่อทำให้เส้นใยมีความเสถียร

4: คาร์บอไนเซชัน: ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน การบำบัดด้วยอุณหภูมิสูงของเส้นใยที่ถูกออกซิไดซ์และเสถียรจะช่วยลดการสูญเสียอะตอมที่ไม่ใช่คาร์บอน ส่งผลให้เส้นใยคาร์บอนอัดแน่น

5: การรักษาพื้นผิว: เส้นใยคาร์บอนมีความสามารถในการยึดเกาะต่ำ ทำให้ยากต่อการผสานกับอีพอกซีเรซินเพื่อผลิตคอมโพสิต เพื่อให้ได้ความสามารถในการยึดเกาะนี้ พื้นผิวจะต้องได้รับการบำบัดด้วยสารเคมีที่เหมาะสม

6: ขนาด: เพื่อการปกป้อง เส้นใยเคลือบด้วยอีพอกซี ไนลอน โพลีเอสเตอร์ และวัสดุอื่นๆ นี่เรียกว่าขนาด

จากนั้นแผ่นดิบคาร์บอนไฟเบอร์จะถูกรวมเข้ากับโลหะอื่นๆ (ส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจการนำไฟฟ้าของคาร์บอนไฟเบอร์) และสารประกอบที่ได้จะถูกบำบัดและปรับขนาดโดยใช้กระบวนการทางเคมี

กระบวนการนี้เป็นกระบวนการที่เจาะลึกและมีราคาแพง

ที่เกี่ยวข้อง: 5 การใช้ความสนุกสนานสำหรับแผ่นคาร์บอนไฟเบอร์

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าด้วยตัวมันเองหรือไม่?

ไม่ คาร์บอนไฟเบอร์จะไม่นำไฟฟ้ามากเกินไปเมื่อไม่ได้รวมเข้ากับสิ่งอื่นใด ทั้งในแง่ของการนำความร้อนหรือไฟฟ้า

เมื่อพูดถึงการนำความร้อน (ความสามารถในการนำความร้อน) คาร์บอนไฟเบอร์ถือเป็นค่าเฉลี่ย คาร์บอนไฟเบอร์คุณภาพสูงค่อนข้างมีค่าการนำความร้อนได้พอๆ กับซิลิคอน และแม้แต่คาร์บอนไฟเบอร์ระดับแนวหน้าก็ยังมีค่าการนำความร้อนน้อยกว่าอะลูมิเนียม

คาร์บอนไฟเบอร์แบบธรรมดาจะดีกว่าเล็กน้อยเมื่อพูดถึงการนำไฟฟ้า แม้ว่าจะยังไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเท่ากับโลหะส่วนใหญ่ก็ตาม เมื่อใช้เป็นตัวนำไฟฟ้า วิธีที่ดีที่สุดคือปรับเปลี่ยนคาร์บอนไฟเบอร์โดยการทอเข้าด้วยกันกับโลหะอื่นๆ หรือโดยการสร้างการแบ่งส่วนคาร์บอนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้ามากขึ้น เช่น เพชรหรือกราไฟต์

เราจะทำให้คาร์บอนไฟเบอร์นำไฟฟ้าได้มากขึ้นได้อย่างไร?

เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า คาร์บอนไฟเบอร์ควรได้รับการบำบัดด้วยวัสดุอื่นเมื่อแยกออกจากกัน สารประกอบที่ดีที่สุดที่จะรวมเข้ากับคาร์บอนไฟเบอร์เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้าคือ ลาเท็กซ์สำหรับการนำไฟฟ้าแบบไอออนิก (ผ่านของเหลว) และซิลิกาฟูมสำหรับการนำไฟฟ้าแบบอิเล็กทรอนิกส์ (ผ่านของแข็ง)

มีการแบ่งส่วนคาร์บอนที่นำความร้อนได้ดีกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ -- เพชรมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งนำความร้อนได้มีประสิทธิภาพมากกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ธรรมดาถึง 100 เท่า การสร้าง allotropes เหล่านี้ไม่ใช่เรื่องง่าย แต่มีกระบวนการที่เกี่ยวข้องกับความดัน ความร้อน และปฏิกิริยาเคมีอื่นๆ ที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงเป็นไปได้ หากคาร์บอนไฟเบอร์ได้รับการบำบัดด้วยการแบ่งส่วนคาร์บอนเหล่านี้เมื่อพร้อม ค่าการนำความร้อนของคาร์บอนไฟเบอร์จะเพิ่มขึ้นหลายเท่า

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าหรือไม่? สถานะพื้นฐานไม่มากนัก แต่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่ายด้วยวิทยาศาสตร์เพียงเล็กน้อย

ที่เกี่ยวข้อง: ผ้าพันคาร์บอนไฟเบอร์ใช้ทำอะไร?

คาร์บอนไฟเบอร์เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะหรือไม่?

ไม่ใช่ด้วยตัวเอง ไม่ เมื่อทำปฏิกิริยากับโลหะอื่น ๆ ก็เป็นได้

ด้วยตัวมันเอง คาร์บอนไฟเบอร์ไม่ใช่ตัวนำไฟฟ้าที่ดีเมื่อเทียบกับโลหะ ในความเป็นจริง โลหะส่วนใหญ่นำไฟฟ้าได้ประมาณ 1,000 เท่า เช่นเดียวกับคาร์บอนไฟเบอร์ธรรมดา แม้ว่าจะผ่านการบำบัดด้วยวัสดุอื่นๆ ก็ตาม คาร์บอนไฟเบอร์ก็ยังไม่ดีเท่ากับโลหะในด้านการนำไฟฟ้า โลหะ เช่น เงิน อลูมิเนียม และทองแดงสามารถนำไฟฟ้าได้ดีเป็นพิเศษ โดยยังคงเร็วกว่าคาร์บอนไฟเบอร์ที่เคลือบด้วยตัวนำไฟฟ้าที่ดีประมาณ 100 เท่า

การนำพลังงานความร้อนเป็นอีกเรื่องหนึ่ง เมื่อทำอย่างดีและได้รับการบำบัดอย่างถูกต้อง จริงๆ แล้วคาร์บอนไฟเบอร์จะนำความร้อนได้มากกว่าโลหะที่มีความนำไฟฟ้าสูง เช่น ทองแดง

การใช้คาร์บอนไฟเบอร์นำไฟฟ้าคืออะไร?

คาร์บอนไฟเบอร์ที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกนำไปใช้ในสินค้าฟุ่มเฟือย เช่น หมวกกันน็อคและกระเป๋าเดินทางที่มีน้ำหนักเบาและทนทาน แต่ค่าการนำไฟฟ้าของคาร์บอนไฟเบอร์ยังโดดเด่นในการใช้งานในอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ผนังตู้คอนเทนเนอร์ในโครงการวิศวกรรมและอวกาศ

วิทยาศาสตร์ยังคงทำงานเพื่อปรับปรุงการนำไฟฟ้าของคาร์บอนไฟเบอร์ เนื่องจากมีความทนทานเป็นเลิศ ทนความร้อน น้ำหนักเบา และมีขนาดเล็กเมื่อเทียบกับสิ่งของอย่างลวดโลหะ จึงคาดว่าผลิตภัณฑ์คาร์บอนไฟเบอร์จะถูกนำไปใช้เป็นตัวนำมากขึ้นในอนาคต

คาร์บอนไฟเบอร์มีคุณสมบัติที่น่าทึ่งมากมาย หนึ่งในนั้นคือความสามารถอันน่าทึ่งของมันในฐานะตัวนำความร้อนหรือไฟฟ้าเมื่อทำปฏิกิริยากับวัสดุผสมโลหะอื่นๆ