Tìm hiểu về sợi carbon – vật liệu công nghệ cao ở thế kỷ 21

Sợi carbon được biết đến với những tên gọi như “vật liệu công nghệ cao ở thế kỷ 21” hoặc “siêu vật liệu”. Nguyên nhân bởi vì sản phẩm sở hữu độ bền cao, trọng lượng nhẹ, các tính chất cơ – lý vượt trội. Để biết thêm thông tin về loại sợi này thì đừng dại mà bỏ qua bài viết dưới đây nhé!

Bạn biết gì về sợi carbon?

Như cái tên của nó, sợi carbon là loại sợi được tạo nên từ nguyên tử carbon. Nguyên tử carbon chiếm đến 90% cấu tạo của sợi. Vì được cấu tạo từ carbon nên loại sợi này nhẹ hơn nhiều so với những vật liệu kim loại khác. Đường kính của chúng chỉ dao động từ 5 – 10 micromet.

Mặc dù có trọng lượng nhẹ là vậy, thế nhưng sợi cacbon lại khá cứng và bền. Điều này đã giúp sản phẩm trở thành vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng. Con người thường sử dụng sợi cacbon kết hợp với các vật liệu khác để tạo nên một vật liệu hỗn hợp có chất lượng cao. 

Chẳng hạn khi kết hợp sản phẩm với nhựa dẻo và nung sẽ tạo ra polymer gia cố có sức bền và độ cứng đáng kinh ngạc. Ngoài ra khi kết hợp với than chì cũng sẽ cho ra vật liệu tổng hợp carbon-carbon gia cố với khả năng chịu nhiệt rất tốt.

Tuy nhiên, giá thành của loại sợi này hiện nay quá đắt đỏ. Đây chính là hạn chế ngăn cản sản phẩm ứng dụng phổ biến hơn trong đời sống.

Sợi carbon được chia làm mấy loại?

Người ta phân loại sợi carbon dựa trên rất nhiều yếu tố. Hãy cùng Nhựa Sài Gòn đi điểm qua một số cách phân loại sợi cacbon thường thấy nhé!

Phân loại theo đặc tính

Dựa vào đặc tính, ta có những loại sợi cacbon sau:

• Module rất cao (UHM): với lượng module > 450 Gpa.
• Module cao (HM): lượng module dao động trong khoảng 350 – 450 Gpa.
• Module trung cấp (IM): lượng module nằm trong khoảng 200 – 350 Gpa.
• Module thấp, có độ bền kéo cao: module  < 100 Gpa, độ bền kéo > 3,0 Gpa.
• Độ bền rất cao (SHT): độ bền kéo > 4,5 Gpa.

Phân loại theo nhiệt độ xử lý cuối cùng

Đối với cách phân loại này, ta sẽ có những loại carbon sợi sau:

• Loại I (HTT) hay còn được gọi là sợi cacbon xử lý nhiệt độ cao: loại vật liệu này có nhiệt độ xử lý cuối cùng > 2000°C. Người dùng có thể kết hợp loại sợi này với sợi UHM (module cao) để đạt hiệu quả cao.
• Loại II (IHT) là loại sợi cacbon xử lý nhiệt độ trung gian. Trong đó, nhiệt độ xử lý cuối cùng đạt khoảng 1500°C. Loại sợi này có thể kết hợp với loại sợi cacbon có độ bền cao.
• Loại III là loại sợi cacbon xử lý nhiệt thấp. Nhiệt độ xử lý cuối cùng không vượt quá 1000°C và có thể kết hợp với sợi có module – độ bền kéo thấp.

Sợi cacbon có cấu trúc và tính chất như thế nào?

Sợi carbon có cấu trúc nguyên tử tương tự như than chì. Cụ thể, các tấm nguyên tử carbon được sắp xếp theo hình lục giác đều. Tuy nhiên khác ở chỗ các nguyên tử trong sợi cacbon xếp lồng vào nhau. Chính sự khác biệt về cách sắp xếp nguyên tử này đã dẫn đến sự khác nhau về tính chất. Dưới đây là một số tính chất nổi bật của sợi cacbon mà không phải loại vật liệu nào cũng có:

Độ bền vượt trội

Sợi cacbon có độ bền kéo và tỷ lệ module đàn hồi cao hơn so với các loại vật liệu khác như sợi thủy tinh, sợi thép. Chính vì vậy, khi sử dụng loại vật liệu này như một chất gia cố cho nhựa, người dùng sẽ phải bất ngờ trước độ bền vượt trội của sản phẩm.

Điều đặc biệt là mặc dù sở hữu độ bền ít vật liệu nào có được, thế nhưng sợi cacbon lại có trọng lượng nhẹ. Điều này đem đến sự thuận tiện và dễ dàng trong việc sử dụng vật liệu.

Khả năng chịu nhiệt tốt

Sợi cacbon có hệ số giãn nhiệt thấp, vì vậy nên vật liệu có khả năng chịu nhiệt tốt, không bị biến dạng dù tiếp xúc ở nhiệt độ cao. Điều này cũng có nghĩa là tính ổn định về kích thước của sản phẩm cao, đảm bảo tính thẩm mỹ cho công trình và sự thoải mái cho người dùng.

Khả năng thấm tia X tốt

Vì sở hữu khả năng thấm tia X nên sản phẩm được ứng dụng rất nhiều trong dụng cụ ngành y tế với nhiệm vụ giúp hình ảnh được quan sát rõ ràng và sắc nét. Bên cạnh những đặc tính nổi bật đã kể trên thì sợi carbon còn sở hữu độ trơ với hóa học, sinh học, chống mòn và tự bôi trơn. Những đặc điểm này đã giúp tăng tuổi thọ sản phẩm, kéo dài thời gian sử dụng, từ đó tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.

Sợi carbon có thể tái chế không?

Mặc dù rất đáng tiếc nhưng phải nói rằng hiện nay để tái chế sợi cacbon là không dễ. Nếu như các sản phẩm khác có thể tái chế bằng việc sử dụng những nguyên liệu đã qua sử dụng để làm nguyên liệu đầu vào thì carbon fiber lại không giống vậy. Nó đặt ra rất nhiều thách thức đòi hỏi con người cần vượt qua.

Tuy nhiên, với sự nghiên cứu và các công nghệ hiện đại, chúng ta có thể tái chế các sợi này để kết hợp cùng một số sản phẩm. Chẳng hạn như nghiền nát sợi cacbon và trộn vào bê tông sẽ làm tăng khả năng thấm nước của bê tông. 

Hiện nay rất nhiều công ty đang nghiên cứu về việc tái chế sợi cacbon. Hứa hẹn trong tương lai sẽ đưa ra hướng giải quyết tốt nhất cho cuộc sống con người.

Lời kết

Trên đây là những chia sẻ của Nhựa Sài Gòn về sợi carbon – một loại vật liệu siêu công nghệ. Hiện nay tại đơn vị chúng tôi đang tổ chức chương trình sale thùng rác nhựa với giá cực sốc. Do đó hãy nhanh tay truy cập vào website để được tư vấn cụ thể nhé!