مقاله کامل الیاف کربن در 76 صفحه ورد

ريخته گري پيشگفتار

الياف كربن نسل جديدي از الياف پر استحكام است . اين مواد از پروليز كنترل شده گونه هايي از الياف مناسب تهيه مي شود؛ به صورتي كه بعد از پروليز حداقل 90 درصد كربن باقي بماند. الياف كربن نخستين بار در سال 1879 ميلادي زماني كه توماس اديسون از اين ماده به عنوان رشته پرمقاومت در ايجاد روشنايي الكتريكي استفاده كرد، پاي به عرصه علم وفن آوري گذاشت. با اين حال در آغاز دهه 1960 بودكه توليد موفق تجاري الياف كربن، با اهداف نظامي و به ويژه براي كاربرد در هواپيماي جنگي، آغاز شد. در دهه هاي اخير ،الياف كربن در موارد غيرنظامي بسياري، همچون هواپيماهاي مسافربري و باربري. خودروسازي. ساخت قطعات صنعتي، صنايع پزشكي، صنايع تفريحي-ورزشي وبسياري موارد ديگر كاربردهاي روز افزوني يافته است. الياف كربن دركامپوزيت هاي با زمينه سبك مانند انواع رزين ها به كار ميرود. كامپوزيت هاي الياف كربن در مواردي كه استحكام وسختي بالا و به همراه وزن كم و ويژگي هاي استثنايي مقاومت به خوردگي مدنظر باشند، يگانه گزينه پيش روست. همچنين نگاهي كه مقاومت مكانيكي در دماي بالا، خنثي بودن از لحاظ شيميايي و ويژگي ضربه پذيري بالا نيز انتظار برود، باز هم كامپوزيت هاي كربني بهترين  گزينه هستند. با توجه به اين ويژگي ها ، پهنه گسترده موارد كاربرد اين ماده در گستره هاي گوناگون فن آوري به سادگي قابل تصور است.

ميزان توليد الياف كربن از 1992 تا 1997 رشد200 درصدي در اين فاصله 6ساله داشته كه خود نشانگر اهميت تكنولوژي اين ماده است.

هم اكنون ايالات متحده آمريكا نزديك به 60درصد توليد جهاني الياف كربن را به مصرف مي رساند وا ين در حالي است كه ژاپن تلاش مي‌كند به ميزان مصرفي برابر با50درصد توليدات جهاني اين محصول دست يابد. ژاپن به واسطه شركت صنتي توري، خود بزرگترين توليد كننده اليافت كربن در جهان است. هم چنين عمده ترين توليد كننده الياف كربن با استفاده از پيش زمينه قير، ژاپن است.

پيشگويي براي سال 2013 ميلادي..

سال 2013 است خودرويي جديد به نام 100MPG”BLACKBEAUTY” بدليل اين كه ضمن دارا بودن بالاترين كارايي به ميزان 100 درصد نيز دوستدار محيط زيست شناخته شده طرفداران بسياري زيادي دارد. اين خودرو پس از انقراض نسل خودروهاي فولادي با سازه اي تمام كامپوزيت بر پايه كربن متولد شده است. با استفاده از مواد كربني در ساخت بدنه و سازه هاي اصلي اين خودرو مانند شاسي موتور و سيستم هاي انتقال نيرو، كاهش وزن به دست آمده موجب مصرف اندك سوخت شده است.

اين مواد پيشرفته به همراه اندكي فلزات سبك كه عمدتا در اتصالات به كار مي روند، اقتصاد خودرو را از لحاظ ميزان مصرف ساليانه سوخت با انقلابي عظيم مواجه كرده است. اين مواد سبك در فريم شاسي، موتور كاتاليتيك با بازده بالا، در باتري هاي ليتيمي و موتورهاي الكتريكي، پانل هاي بدنه، مخزن سوخت و مواد پيشرفته نگه دارنده متان كه سوخت اصلي خودروست وخلاصه در تمام المان هاي اصلي كه چنين وسيله نقليه كم مصرف با توانايي هاي بسيار بالا را مي سازد به كار رفته است. پانل هاي بدنه از كامپوزيت هاي كربني به روش SMC با سطوح بسيار صاف وآماده رنگ كاري ساخته شده است. فيبريل هاي كربني در اندازه هاي زير ميكرون با ويژگي هدايت الكتريكي سطح قطعات پانل هاي بدنه را به سادگي داراي ويژگي الكترو استاتيك مي كنند. از سوي ديگر چون كامپوزيت پليمري تقويت شده با الياف كربن از نظر شيميايي خنثي است به تخريب در برابر پرتو فرابنفش حساس نيست در نتيجه پانل هاي بدنه به هيچ نوع عمليات پاياني نياز ندارند. بخش هاي ديگري كه زياد به آن ها توجه نمي شود، مانند در موتور، هوزينگ ها وگيربكس ها تماما از كامپوزيت كربني به روش قالب گيري تزريقي ساخته شده وجايگزين قطعات سنگين ريخته شده فلزي شده اند. مخزن سوخت كامپوزيت كربني ساخته شده به روش پيچش الياف است كه مملو از كربن فعال وفيبريل هاي كربني است كه موجب افزايش قابليت نگهداري گاز مايع در فشارهاي پايين مي شود. موتور كاتاليتيك از كاتاليست هاي پوشش داده شده بر روي كره ها و لوله هاي ريز شياردار كربني كه به كربن توخالي معروف هستند ودر واقع نوعي از الياف كربن سوراخ شده هستند، استفاده مي‌كند. اين واحد مركزي توليد توان الكتريكي كه در واقع قلب سيستم به حساب مي آيد به دليل استفاده زياد از فراورده هاي الياف كربن قادر است كارايي خودرا در دماهاي بسيار بالايي كه الزاما در اثر كاركرد موتور پديد مي آيد به خوبي حفظ كند.اين دليل اصلي بالا بودن غيرمعمول بازده چنين خودرويي است. از سوي ديگر مشكلات مربوط به آن دسته از شكست هاي قطعات كه ناشي از اختلاف در ضرايب انبساط حرارتي در نسل خودروهاي فلزي بود به واسطه استفاده از قطعات كامپوزيتي كربني به طور كامل از بين رفته است. مهندسين مواد بادست كاري در ميزان جهت يافتگي الياف كربن نوع جديدي از الياف راساخته اند كه به طور استثنايي داراي هدايت حرارتي يك بعدي بسيار زيادي بوده و بدين وسيله توانسته اند دستگاههاي سرمازا را با بازده بسيار بالا در موتور اين خودرو به كار برند.