Karbon Fiber Neden Bu Kadar Hafif ve Güçlüdür?

Karbon fiber, çelikten yaklaşık 5 kat daha hafif olmasına rağmen ondan çok daha güçlü olabilen, yüksek performanslı bir kompozit malzemedir. Bu olağanüstü özellikler, hem karbon atomlarının kendine has yapısından hem de liflerin üretim ve birleştirilme şeklinden kaynaklanır.

Karbon fiber, "poliakrilonitril" (PAN) gibi organik bir polimerin, oksijensiz bir ortamda aşırı yüksek sıcaklıklara (1000-3000°C) kadar ısıtılmasıyla üretilir. Bu süreç, karbon dışındaki neredeyse tüm atomları uzaklaştırarak geride birbirine çok güçlü kovalent bağlarla bağlanmış, uzun ve kristalize karbon atomu zincirleri bırakır. Bu kristal yapı, malzemeye olağanüstü bir gerilme mukavemeti kazandırır. Ancak tek başlarına bu lifler kırılgandır. Kullanılabilir bir malzeme oluşturmak için, binlerce karbon lifi bir araya getirilerek iplik haline getirilir, bu iplikler bir kumaş gibi dokunur ve ardından "epoksi" gibi bir reçine matrisinin içine gömülür. Reçine, lifleri bir arada tutar, onlara şekil verir ve darbelere karşı koruyarak malzemenin hem hafif hem de inanılmaz derecede sağlam olmasını sağlar.

Kelimeler: karbon fiber, kompozit malzeme, mukavemet, epoksi, malzeme bilimi, mühendislik, kimya