Bagaimana serat karbon dibuat?
Juga disebut serat grafit atau grafit karbon, serat karbon terbuat dari untaian elemen karbon yang sangat tipis. Serat karbon memiliki kekuatan tarik tinggi dan sangat kuat untuk ukurannya. Ini juga merupakan bahan yang sangat ringan.
Setiap serat berdiameter {{0}} mikron. Untuk mengetahui seberapa kecilnya, satu mikron sama dengan 0,0001 milimeter. Satu helai sutera jaring laba-laba berukuran antara 3 dan 8 mikron.
Karakteristik dan aplikasi
Serat karbon dua kali lebih kaku dan lima kali lebih kuat dari baja. Karakteristik lainnya adalah mereka sangat tahan terhadap bahan kimia dan memiliki toleransi suhu tinggi dengan ekspansi termal yang rendah.
Serat karbon adalah bahan rekayasa penting dalam pembuatan pesawat terbang, kendaraan berperforma tinggi, peralatan olahraga, dan alat musik, di antara banyak hal lainnya.
Bagaimana serat karbon dibuat
Serat karbon terbuat dari polimer organik. Polimer ini terdiri dari untaian panjang molekul yang disatukan oleh atom karbon. Sekitar 90 persen serat karbon dibuat dari proses poliakrilonitril (PAN). 10 persen sisanya terbuat dari proses rayon atau petroleum pitch.
Gas, cairan, dan bahan lain yang digunakan dalam proses manufaktur menciptakan efek, kualitas, dan nilai serat karbon tertentu. Serat karbon kelas tertinggi dengan sifat modulus terbaik digunakan dalam aplikasi yang menuntut, seperti industri kedirgantaraan.
Produsen serat karbon berbeda satu sama lain dalam hal kombinasi bahan baku yang mereka gunakan. Mereka biasanya memperlakukan formulasi khusus mereka sebagai rahasia dagang.
Proses manufaktur
Dalam proses manufaktur, bahan baku, yang disebut prekursor, ditarik menjadi untaian panjang serat. Serat tersebut kemudian ditenun menjadi kain. Mereka juga dapat dikombinasikan dengan bahan lain yang dililit filamen atau dicetak menjadi bentuk dan ukuran yang diinginkan.
Proses pembuatan berjalan sebagai berikut:
Pemintalan. PAN dicampur dengan bahan lain dan dipintal menjadi serat, yang dicuci dan diregangkan.
Menstabilkan. Perubahan kimiawi untuk menstabilkan ikatan.
Karbonisasi. Serat yang distabilkan dipanaskan sampai suhu yang sangat tinggi untuk membentuk kristal karbon yang terikat erat.
Mengobati permukaan. Permukaan serat dioksidasi untuk meningkatkan sifat ikatan.
Perekat. Serat dilapisi dan dililitkan ke kumparan. Ini kemudian dimuat ke mesin pemintalan yang memutar serat menjadi benang dengan ukuran berbeda.
Alih-alih ditenun menjadi kain, serat dapat dibentuk menjadi komposit. Untuk membentuk bahan komposit, panas, tekanan, atau ruang hampa dapat digunakan untuk mengikat serat menjadi satu dengan polimer plastik.
Hal-hal yang perlu dipertimbangkan
Pembuatan serat karbon membawa sejumlah tantangan, termasuk:
Kebutuhan akan pemulihan dan perbaikan yang lebih hemat biaya.
Proses perawatan permukaan harus diatur dengan hati-hati untuk menghindari terbentuknya lubang yang dapat mengakibatkan serat rusak.
Kontrol yang ketat diperlukan untuk memastikan kualitas yang konsisten.
Busur dan celana pendek pada peralatan listrik karena konduktivitas elektro yang kuat dari serat karbon.
Masalah kesehatan dan keselamatan, di antaranya iritasi kulit dan masalah pernapasan.
