Karbonfiber er, akkurat slik det høres ut - fiber laget av karbon. Men disse fibrene er bare en base. Det som ofte omtales som karbonfiber er et materiale som består av veldig tynne filamenter av karbonatomer. Når den er bundet sammen med plastpolymerharpiks ved varme, trykk eller i vakuum sammensatt materiale dannes som er både sterk og lett.
Mye som klede, beverdammer eller en rottingstol, er styrken til karbonfiber i veven. Jo mer kompleks veven, jo mer holdbar vil kompositt være. Det er nyttig å forestille seg en trådskjerm som er vevd med en annen skjerm i vinkel, og en annen i en litt annen vinkel, og så videre, med hver ledning i hver skjerm laget av karbonfiber tråder. Se for deg dette nettverket av skjermer som er gjennomvåt i flytende plast, og deretter presset eller oppvarmet til materialet smelter sammen. Vinkelen på veven, så vel som harpiks brukt sammen med fiberen, vil bestemme styrken til den totale kompositt. Harpiksen er oftest epoksy, men kan også være termoplastisk, polyuretan, vinylester eller polyester.
Alternativt kan det støpes en form og karbonfibrene påføres over den. De karbonfiberkompositt får deretter kureres, ofte ved en vakuumprosess. I denne metoden brukes formen for å oppnå ønsket form. Denne teknikken er å foretrekke for ukompliserte former som er nødvendige på forespørsel.
Karbonfibermateriale har et bredt bruksområde, da det kan dannes i forskjellige tettheter i ubegrensede former og størrelser. Karbonfiber blir ofte formet til rør, stoff og klut, og kan tilpasses til et hvilket som helst antall sammensatte deler og deler.
Vanlige bruksområder av karbonfiber
- High-end bilkomponenter
- Sykkelrammer
- Fiskestenger
- Skosåler
- Baseball flaggermus
- Beskyttelsesetui for bærbare datamaskiner og iPhones
Mer eksotiske bruksområder finnes i:
- Luftfart og luftfartsindustri
- Olje- og gassindustri
- Ubemannede luftfartøy
- satellitter
- Formel-1 racerbiler
Noen vil imidlertid hevde at mulighetene for karbonfiber bare er begrenset av etterspørsel og produsentens fantasi. Nå er det til og med vanlig å finne karbonfiber i:
- Musikkinstrumenter
- Møbler
- Kunst
- Strukturelle elementer av bygninger
- broer
- Vindturbinblader
Hvis karbonfiber kunne sies å ha noen forringelser, ville det være det produksjonskostnad. Karbonfiber blir ikke lett masseprodusert og er derfor veldig kostbar. En karbonfiber-sykkel vil lett kjøre i tusenvis av dollar, og bruken i bil er fremdeles begrenset til eksotiske racerbiler. Karbonfiber er populært i disse varene, og andre skyldes vekt-til-styrke-forholdet og motstanden mot flamme, så mye at det er et marked for syntetiske stoffer som ser ut som karbonfiber. Imitasjoner er imidlertid ofte bare delvis karbonfiber eller bare plast laget for å se ut som karbonfiber. Dette forekommer ofte i ettermarkedets beskyttelseshus for datamaskiner og annen liten forbrukerelektronikk.
Oppsiden er at karbonfiberdeler og -produkter, hvis ikke skadet, nesten bokstavelig talt vil vare evig. Dette gjør dem til en god investering for forbrukerne, og holder også produktene i omløp. For eksempel, hvis en forbruker ikke er villig til å betale for et sett med splitter nye karbonfibergolfklubber, er det en sjanse for at klubbene vil dukke opp på det sekundære bruktmarkedet.
Karbonfiber forveksles ofte med glassfiber, og selv om det er likheter i produksjonen og noe overgang i sluttprodukter som møbler og lister i bil, er de forskjellige. Glassfiber er en polymeren som er forsterket med vevde tråder av silikaglass i stedet for karbon. Karbonfiberkompositter er sterkere, mens glassfiber har mer fleksibilitet. Og begge har forskjellige kjemiske sammensetninger som gjør dem bedre egnet for forskjellige bruksområder.
Å gjenvinne karbonfiber er veldig vanskelig. Den eneste tilgjengelige metoden for fullstendig resirkulering er en prosess som kalles termisk depolymerisering, der karbonfiberproduktet overopphetes i et oksygenfritt kammer. Det frigjorte karbonet kan deretter sikres og gjenbrukes, og alt bindingsmateriale eller forsterket materiale som ble brukt (epoksy, vinyl, etc.) blir brent bort. Karbonfiber kan også brytes ned manuelt ved lavere temperaturer, men det resulterende materialet vil være svakere på grunn av forkortede fibre, og dermed sannsynligvis ikke bli brukt i det mest ideelle applikasjon. For eksempel kan et stort stykke rør som ikke lenger brukes bli delt opp, og de resterende delene som brukes til datamaskinhus, kofferter eller møbler.
Karbonfiber er et utrolig nyttig materiale som brukes i kompositter, og det vil fortsette å øke produsentens markedsandel. Etter hvert som flere metoder for å produsere karbonfiberkompositter økonomisk blir utviklet, vil prisen fortsette å falle, og flere bransjer vil dra nytte av dette unike materialet.