Sợi carbon fiber là gì? Đặc điểm tính chất và phân loại sợi carbon fiber

Carbon fiber là một loại sợi được đánh giá là có độ bền và nhẹ rất ấn tượng. Thậm chí chúng còn có thể thay thế được vật liệu thép để ứng dụng trong chế tạo các bộ phận của xe đua, máy bay, thân tàu vũ trụ… Để tìm hiểu rõ hơn về loại sợi này, đừng bỏ qua bài viết dưới đây của Autocarcare.vn nhé!

Những thông tin cần biết về sợi carbon fiber

Sợi carbon fiber là gì?

Sợi carbon fiber với thành phần chính là nguyên tử carbon (chiếm 90%); 10% còn lại là các hợp chất khác và có đường kính rất nhỏ. Đến nay con người đã có thể chế tạo ra sợi carbon fiber với tỉ lệ 99% carbon. Điều đó đã giúp cho nguyên liệu này tăng thêm độ bền lên gấp nhiều lần.

Khi kết hợp với các vật liệu khác, sợi carbon fiber sẽ thành vật liệu tổng hợp với những tính chất khác nhau. Chẳng hạn khi được ngâm cùng nhựa dẻo và được nung nóng sẽ tạo thành nhựa Polyme với độ bền cao và cứng hơn nhiều so với các loại Polyme thông thường. Hay khi kết hợp cùng than chì sẽ tạo nên vật liệu tổng hợp với khả năng chịu nhiệt tốt.

Trước kia vì sự khan hiếm mà sợi carbon fiber chủ yếu được ứng dụng trong lĩnh vực hàng không, quân sự, thể thao. Nhưng đến nay, vật liệu này đã có ứng dụng rộng rãi hơn trong đời sống. Chẳng hạn như làm khung xe đạp, thân xe đua, cần câu cá, gậy golf…

Hình ảnh sợi carbon fiber
Hình ảnh sợi carbon fiber

Lịch sử hình thành và phát triển của sợi carbon fiber

Thực chất sợi carbon fiber đã được ra đời từ rất lâu (năm 1860) và được Joseph Swan ứng dụng làm dây tóc bóng đèn. Quá trình phát triển của vật liệu này như sau:

  • Năm 1879: Thomas Edison đốt sợi bông và thanh tre ở nhiệt độ cao để tạo nên sợi carbon ứng dụng làm dây tóc bóng đèn. Lúc này, sợi carbon được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chiếu sáng.
  • Năm 1880: Lewis Latimer đã phát triển dây tóc carbon cho bóng đèn sợi đốt bằng điện.
  • Năm 1958: Tại trung tâm kỹ thuật Union Carbide Parma, Roger Bacon đã tạo ra các sợi carbon hiệu suất cao.
  • Năm 1960: Tiến sĩ Akio của Nhật Bản đã tạo ra một sợi carbon chứa khoảng 55% carbon. Cùng năm, Richard Millington của HI Thompson Fiberglas Co. đã sản xuất sợi có hàm lượng carbon cao (99%).
  • Năm 1963: Sợi carbon được đưa vào ứng dụng chế tạo máy bay hoàng gia tại Farnborough, Hampshire.
  • Năm 1968: Sợi carbon Hyfil được sử dụng trong động cơ phản lực Rolls-Royce Conway của máy bay Vickers VC10 nhưng đã nhanh chóng thất bại do cánh quạt gây tổn thương đến loài chim.
  • Đến nay, sợi carbon fiber đã được ứng dụng rộng rãi trong đời sống với nhiều ngành nghề khác nhau.
Loại sợi này đã được ra đời từ rất lâu
Loại sợi này đã được ra đời từ rất lâu

Phân tích những ưu – nhược điểm của sợi carbon fiber

Về ưu điểm

  • Rất nhẹ: Nguyên liệu làm nên sợi carbon fiber chủ yếu là hơn 90% nguyên tố carbon. Và đây cũng là nguyên tố nhẹ hơn các nguyên tố kim loại khác. Cũng giống như kim cương được cấu thành từ carbon, vì thế vật liệu này không chỉ nhẹ mà còn rất cứng và chắc.
  • So với thép, sợi carbon fiber chịu được lực kéo gấp 5 lần và cứng gấp 2 lần.
  • Khả năng chịu được nhiệt độ cao vượt trội. Trong điều kiện nóng hay lạnh thì vật liệu này cũng không bị giãn nở hay co lại quá nhiều.
  • Nhờ vào đặc tính chống ăn mòn mà sợi carbon fiber sẽ không bị mài mòn nhanh chóng dù phải sử dụng liên tục. Có thể nói đây là vật liệu chống ăn mòn tốt nhất hiện nay trên thị trường.
  • Để được ứng dụng trong ngành y tế, sợi carbon fiber có đặc điểm trong suốt với bức xạ và không nhìn thấy được tia X.
  • Là vật dụng có khả năng dẫn điện rất tốt. Ngoài ra cũng có thể ngăn các tia cực tím gây hại đến sức khoẻ con người.

Về nhược điểm của sợi carbon fiber

Nhược điểm lớn nhất của sợi carbon fiber chính là rất giòn. Nếu bề mặt vật liệu này bọc lên quá yếu hoặc không đảm bảo thì có thể bị gãy. Hơn nữa giá thành của vật liệu cũng tương đối cao và nhu cầu sử dụng vẫn chưa đủ lớn để tăng nguồn cung. Do vậy trong thời gian tới giá bán sợi carbon fiber cũng sẽ không giảm nhiều.

Đây là một trong những loại sợi có giá thành cao nhất hiện nay
Đây là một trong những loại sợi có giá thành cao nhất hiện nay

Có những loại vải sợi carbon nào?

Để phân loại vải sợi carbon, người ta sẽ dựa vào các yếu tố như: đặc tính của sợi (mô đun kéo), nguyên liệu đầu vào và nhiệt độ xử lý cuối cùng. Vật liệu này bao gồm nhiều kiểu dệt như: Plain, Twill, Hybrid, dệt thông thường… Dưới đây là phân loại chi tiết

  • Vải sợi carbon 3k: Có 4 mẫu dệt phổ biến là: Dệt thông thường, tự nhiên, 8HS satin và 4HS satin. Loại vải sợi carbon này được ứng dụng chủ yếu trong công nghiệp, hàng không vũ trụ, đồ gia dụng, robot…
  • Vải sợi carbon 6k: Chủ yếu là dệt tự nhiên và 4HS satin và rất phù hợp để sử dụng cho các chi tiết nhỏ trong động cơ.
  • Vải sợi carbon 12k: Đặc điểm nổi bật nhất của loại này có khả năng chống lão hóa, chống ăn mòn tốt. Bề mặt vải là các hạt trong, mịn và bóng nên được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp, kiến trúc, phòng cháy chữa cháy… Các kiểu dệt thông dụng bao gồm dệt Plain, 8HS và Twill.
  • Vải sợi carbon 24k: Chủ yếu được dệt theo kiểu Twill, Hybrid và Plain với đặc tính trọng lượng nhẹ, chắc chắn và độ cứng cao. Loại vải sợi này được dùng chủ yếu trong các loại xe thể thao, ô tô, đóng tàu thuyền, chế tạo máy bay…

Giá bán của sợi carbon fiber trên thị trường hiện nay

Sợi carbon fiber được ứng dụng trong nhiều ngành nghề
Sợi carbon fiber được ứng dụng trong nhiều ngành nghề

Đây cũng là vấn đề được rất nhiều khách hàng quan tâm khi tìm hiểu về sợi carbon fiber. Giá bán sẽ phụ thuộc vào loại sợi bạn lựa chọn, đơn vị phân phối và nguồn gốc của sợi. Vì thế sẽ có sự chênh lệch nhất định chứ không cố định ở một mức giá. Dưới đây là giá bán để khách hàng tham khảo:

  • Loại da 3k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 600 – 700k/m2
  • Loại da 6k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 650 – 750k/m2
  • Loại da 12k chất lượng tốt kiểu dệt Plain, Twill giao động từ 550 – 580k/m2

Sợi carbon fiber được sản xuất như thế nào?

Để nâng cao chất lượng của sợi carbon thì việc chọn nguyên liệu có định hướng cao rất quan trọng. Sau đó phải duy trì được mức độ định hướng này trong quá trình ổn định và carbon hoá. 90% sợi carbon được làm từ polyacrylonitrile, 10% còn lại được làm từ rayon hoặc dầu mỏ.

Để làm ra thành phẩm, nhà sản xuất sẽ nhiệt phân có kiểm soát các sợi hữu cơ đã chọn nhằm loại bỏ oxy, nitơ, hydro để tạo thành sợi carbon. Thành phần chính xác bên trong sản phẩm sẽ tùy thuộc vào từng đơn vị sản xuất. Đây là yếu tố then chốt tạo nên thương hiệu cho các nhà sản xuất khác nhau.

Trong quá trình sản xuất, một số chất lỏng và khí sẽ được đưa vào để tăng thêm đặc tính cho sợi carbon fiber. Vì vậy tùy thuộc vào mục đích sử dụng của sợi mà thành phần chính xác làm ra sẽ có sự thay đổi cho phù hợp.

Từ những thông tin trên chắc hẳn bạn đã biết được sợi carbon fiber có đặc điểm gì và được ứng dụng như thế nào. Đây là loại sợi có độ bền cao và được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề. Nếu cần vật liệu để tân trang cho xế yêu của mình thì đây là vật liệu phù hợp nhất.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.