Hiilikuitu

Hiilikuitu on kevyiden, erittäin vahvojen ja jäykkien kuitujen ryhmä, joka koostuu hiiliatomien järjestäytyneestä mikrorakenteesta. Yleisimmät hiilikuidut ovat PAN-pohjaisia (polyakryylinitriiliin perustuvia) sekä pitch-pohjaisia kuituja. Valmistusprosessissa esikuidut stabiloidaan, karbonisoidaan noin 1000–1500 °C:ssa ja mahdollisesti grafitoidaan korkeammissa lämpötiloissa parantamaan jäykkyyttä sekä sähkö- ja lämpöjohtavuutta.

Ominaisuudet ovat erinomaisia: hiilikuitu on erittäin vahva ja jäykkä suhteessa tiheydelleen sekä hyvin korroosionkestävä. Tiheys on alhaisempi kuin monien metallien, ja lämpölaajeneminen on pienempi. Kuitua hyödynnetään laajasti komposiitteina, joissa sen keinot on yhdistetty muuhun matriisiin. Haasteina ovat kuitenkin iskunkestävyys, joka on usein parempi rakennus- kuin iskulujuudessa, sekä hinta ja kierrätys- sekä loppukäyttökysymykset. Pintakäsittelyt ja liittäminen muihin materiaaleihin voivat vaatia erityisiä toimenpiteitä.

Sovellukset kattavat laajasti ilmailu- ja avaruusteollisuuden sekä auto- ja urheiluvälineet. Hiilikuitua käytetään myös tuuliturbiinien lapojen, rakennetyyppien ja erilaisissa korkeankestoisissa komposiittiratkaisuissa. Monet teollisuuden alat hyödyntävät sen korkean suhteellisen kyllästetyn voimakkuuden ansiosta kevyempiä ja jäykempiä rakenteita.

Rajoitteita ovat tuotannon energiankulutus, korkea hinta sekä kierrätys- ja loppukäyttöön liittyvät haasteet. Elinkaarivaikutukset riippuvat valmistusmenetelmistä ja käytöstä; uusien kierrätys- ja kiertotalousratkaisujen kehitys parantaa hiilikuidun ympäristövaikutuksia.