Wat is koolstofvezel?

Koolstofvezel is precies hoe het klinkt - vezel gemaakt van koolstof. Maar deze vezels zijn slechts een basis. Wat gewoonlijk koolstofvezel wordt genoemd, is een materiaal dat bestaat uit zeer dunne filamenten van koolstofatomen. Wanneer samengebonden met kunststof polymeerhars door hitte, druk of in een vacuüm wordt een composietmateriaal gevormd dat zowel sterk als licht is.

Net als stof, beverdammen of een rotanstoel zit de sterkte van koolstofvezel in het weefsel. Hoe complexer het weefsel, des te duurzamer het composiet zal zijn. Het is handig om een ​​draadscherm voor te stellen dat met een ander scherm onder een hoek is verweven en een ander met een iets andere hoek, enzovoort, waarbij elke draad in elk scherm is gemaakt van koolstofvezelstrengen. Stel je nu dit gaas van schermen voor dat doordrenkt is met vloeibaar plastic en vervolgens wordt geperst of verhit totdat het materiaal samensmelt. De hoek van het weefsel, evenals de hars die met de vezel wordt gebruikt, zal de sterkte van het totale composiet bepalen. De hars is meestal epoxy, maar kan ook thermoplastisch, polyurethaan, vinylester of polyester zijn.

DaveAlan / E + / Getty Images

Als alternatief kan een mal worden gegoten en de koolstofvezels erop worden aangebracht. De koolstofvezelcomposiet laat men dan uitharden, vaak door een vacuümproces. Bij deze methode wordt de mal gebruikt om de gewenste vorm te bereiken. Deze techniek heeft de voorkeur voor ongecompliceerde vormen die op aanvraag nodig zijn.

Koolstofvezelmateriaal heeft een breed scala aan toepassingen, omdat het bij verschillende dichtheden in onbeperkte vormen en afmetingen kan worden gevormd. Koolstofvezel wordt vaak gevormd tot buizen, stoffen en stoffen en kan op maat worden gemaakt tot een willekeurig aantal samengestelde onderdelen en stukken.

Gemeenschappelijk gebruik van koolstofvezel

• Hoogwaardige auto-onderdelen
• Fietsframes
• Hengels
• Schoenzolen
• Honkbalknuppels
• Beschermhoesjes voor laptops en iPhones

De Apollo IE hypercar. Martyn Lucy / Getty Images 

Meer exotisch gebruik is te vinden in de:

• Lucht- en ruimtevaartindustrie
• Olie en gas industrie
• Onbemande luchtvoertuigen
• satellieten
• Formule-1 racewagens

Sommigen beweren echter dat de mogelijkheden voor koolstofvezel alleen worden beperkt door de vraag en de verbeelding van de fabrikant. Nu is het zelfs gebruikelijk om koolstofvezel te vinden in:

• Muziekinstrumenten
• Meubilair
• Kunst
• Structurele elementen van gebouwen
• Bridges
• Windturbineschoepen

 gilaxia / Getty Images

Als van koolstofvezel zou worden gezegd dat het afbreuk zou doen, zouden dit de productiekosten zijn. Koolstofvezel wordt niet gemakkelijk in massa geproduceerd en is daarom erg duur. Een fiets van koolstofvezel zal gemakkelijk in duizenden dollars lopen, en het gebruik ervan in de automobielsector is nog steeds beperkt tot exotische racewagens. Koolstofvezel is populair in deze artikelen en anderen zijn te wijten aan de gewicht-sterkte verhouding en de weerstand tegen vlammen, zozeer zelfs dat er een markt is voor synthetische stoffen die op koolstofvezel lijken. Imitaties zijn echter vaak slechts gedeeltelijk koolstofvezel of gewoon plastic gemaakt om eruit te zien als koolstofvezel. Dit gebeurt vaak in beschermende omhulsels voor computers en andere kleine consumentenelektronica.

Het voordeel is dat koolstofvezelonderdelen en -producten, als ze niet worden beschadigd, bijna letterlijk eeuwig meegaan. Dit maakt ze een goede investering voor de consument en houdt ook producten in omloop. Als een consument bijvoorbeeld niet bereid is te betalen voor een aantal gloednieuwe golfclubs van koolstofvezel, is er een kans dat die clubs opduiken op de secundaire markt voor tweedehands.

Koolstofvezel wordt vaak verward met glasvezel, en hoewel er overeenkomsten zijn in de productie en enige kruising in eindproducten zoals meubels en lijstwerk voor auto's, zijn ze anders. Glasvezel is een polymeer dat is versterkt met geweven strengen van silicaglas in plaats van koolstof. Koolstofvezelcomposieten zijn sterker, terwijl glasvezel meer flexibiliteit heeft. En beide hebben verschillende chemische samenstellingen die ze beter geschikt maken voor verschillende toepassingen.

Het recyclen van koolstofvezel is erg moeilijk. De enige beschikbare methode voor volledige recycling is een proces dat thermische depolymerisatie wordt genoemd, waarbij het koolstofvezelproduct wordt oververhit in een zuurstofvrije kamer. De vrijgekomen koolstof kan vervolgens worden vastgezet en opnieuw worden gebruikt, en het gebruikte bindmiddel of versterkte materiaal (epoxy, vinyl, enz.) Wordt weggebrand. Koolstofvezel kan ook handmatig worden afgebroken bij lagere temperaturen, maar het resulterende materiaal zal zwakker zijn vanwege de ingekorte vezels en zal dus waarschijnlijk niet worden gebruikt in de meest ideale toepassing. Een groot stuk buizen dat niet meer wordt gebruikt, kan bijvoorbeeld worden opgesplitst en de resterende delen worden gebruikt voor computerbehuizingen, aktetassen of meubels.

Koolstofvezel is een ongelooflijk nuttig materiaal dat in composieten wordt gebruikt en het zal het marktaandeel van de productie blijven vergroten. Naarmate meer methoden voor het economisch produceren van koolstofvezelcomposieten worden ontwikkeld, zal de prijs blijven dalen en zullen meer industrieën van dit unieke materiaal profiteren.