hiilikuitukuidut

Hiilikuitukuidut ovat kevyitä, erittäin lujia vahvikekuituja, joita käytetään laajasti muovi- ja metallikomposiitteina. Pääaines koostuu hiiliatomikerroksista, jotka syntetisoidaan esikuiduista, yleisimmin polyakryylinitriilistä (PAN). Muita käytettyjä esikuiduiksi ovat pitch- ja rayon-pohjaiset kuidut. PAN-pohjaiset kuidut ovat markkinoiden yleisimpiä, kun taas pitch-pohjaiset kuidut voivat tarjota korkeaa modulia tietyissä sovelluksissa.

Valmistusprosessi alkaa esikuidun stabiloinnilla ilmassa (noin 200–300 °C), jonka jälkeen kuitu hiilitetään inertissä ympäristössä (noin 1000–1500 °C). Joillakin gradeilla käsittelyä jatketaan grafitisaatiolla yli 2000 °C, mikä lisää modulia. Ennen käyttöä kuidut pintakäsitellään (sizing) parantamaan kiinnittymistä matriisiin.

Ominaisuudet: tiheys on noin 1,75–1,95 g/cm³, ja vetolujuus tyypillisesti noin 2–5 GPa (joillakin gradeilla yli 7 GPa). Youngin moduli vaihtelevat suuresti, noin 70–600 GPa. Ominaisuudet ovat erittäin anisotropisia; kuidut ovat kemiallisesti kestäviä, mutta suorituskyky riippuu kuormitus- ja ympäristötilanteista. Käyttökohteet: ilmailu, autoteollisuus, urheiluvälineet, rakennus- ja meriteollisuus sekä tuulivoimaloiden lapojen vahvistus.

End-of-life: kierrätys ja hävittäminen ovat haasteita; menetelmät sisältävät pyrolyysiä, mekaanista ja kemiallista kierrätystä sekä energiankäyttöä. Tutkimus keskittyy kestävien kierrätys- ja uudelleenkäyttöratkaisujen kehittämiseen sekä kiertotalouden edistämiseen.