hiilikuiduja

Hiilikuiduja ovat kevyitä, mutta erittäin vahvoja vahvistusmateriaaleja, joita käytetään monissa komposiiteissa polymeerimatriksin kanssa. Niiden pääaines on hiiliatomien muodostama kuitu, joka antaa suurimman osan samalla kun paino pysyy alhaisena. Hiilikuidut ovat tyypillisesti noin 5–7 mikrometrin läpimittaisia ja niitä voidaan valmistaa yksittäisinä kuorina, kankaista valmistetuina kudoksina tai prepreg-levyinä, jotka ovat esiliimattuja resiinien kanssa valmiiksi käytettäväksi.

Produktiot ja valmistusmenetelmät perustuvat esiasteisiin, kuten polyakryylinitriiliin (PAN) tai pitch-pohjaisiin lähteisiin. Esiasteet stabiloidaan hapen avulla, hiilitetään korkeissa lämpötiloissa (noin 1000–1600 °C) inertissa ympäristössä ja joskus grafitisoidaan. Painopiste on saada kuituun korkea tiheys ja pitkän ketjun organisointi. Kuitujen pinnalle voidaan lisätä sizing-ainetta parantamaan tarttuvuutta resiinmembraanien kanssa.

Ominaisuudet ja muodot vaihtelevat, mutta hiilikuiduilla on erottuva yhdistelmä korkeaa vetolujuutta ja jäykkyyttä suhteessa massaan, hyvä korroosionkestävyys sekä sähkö- ja lämpöjohtavuus. Ne ovat erittäin hauraita yksittäisinä kuotuina, mutta vahvistettuina komposiitteina ne tarjoavat huomattavaa kestävyyttä väsymyksessä ja iskukestävyyttä. Kuitujen tiheys on noin 1,75–1,95 g/cm3, ja niitä on saatavilla yksittäiskuineina, kankaina ja erilaisina resiinivalmisteina.

Käyttökohteita ovat ilmailu ja avaruusteollisuus, auto- ja urheiluvarusteet sekä tuulivoima sekä rakennusteollisuus. Urheilussa hiilikuituja käytetään esimerkiksi pyörissä, golf-klubeissa ja tennismailoissa. Haasteina ovat korkea hinta, materiaalin haavoittuvuus iskuille ja vaativat korjaus- sekä kierrätysmenetelmät, joiden kehittäminen jatkuu.