A szénszál története

A szénszál története

Villany, villanykörték, Edison és szalonna

A szénszálat először 1860-ban használták ív létrehozására két töltött, vezetőképes szénrúd között. Az elektromosság akkoriban egy kis cirkuszi show volt, és a szénszálnak, ahogy ismerték, semmi köze nem volt a ma ismert nagy teljesítményű funkciókhoz. A szénszálak hőállóságát és elektromos vezetőképességét azonban felhasználják a világításban, ezzel is segítve a „pirolízis” útján a szénszálakat alkotó építőelemek megtalálását. 1879-ben Thomas Edison pirolízist alkalmazott szénszálas szálak előállítására, amelyeket aztán elektródaként használtak az első izzó belsejében. Ezek a szálak, amelyek az égetett pamut- és bambuszszálak szennyeződéseiből származnak, végül a tényleges szénszálak, amelyek vezetik az elektromosságot.

Roger Bacon fizikus csak 1958-ban készítette el az első nagy teljesítményű szénszálas bajuszokat pirolízises eljárással. A grafit magas hőmérsékleten és nyomáson történő olvadásának tanulmányozásával Bacon felfedezte a szénszállal megerősített hatszögletű szerkezet mögött meghúzódó kémiát. Ezt a szénben gazdag szerkezetet azután megsokszorozzák, lappá formálják, és folyamatosan hengerelik a szál teljes hosszában. A Bacon bajusza a világon ismert legmerevebb és legerősebb szálakat állítja elő. Néhány évvel később a Bacon kereskedelmi terméket állított elő műselyem alapú prekurzor felhasználásával. A szénszál mechanikai lehetőségei végre érvényesülnek. Ennek a felfedezésnek az előállítási költsége azonban csillagászati ​​volt. Hogy életben maradhass,

Pitch and Pan

A 70-es években kezdték ipari környezetben megvalósítani a szénszál fantáziadús tulajdonságait. Leonard Singer a kőolaj- és szénalapú anyagok karbonizációjának tanulmányozásával fedezte fel a "szurok" alapú szénszálakat. A bitumen kátrányszerű anyag, amelyet kőolaj (olaj) magas széntartalmú anyaggá hevítésével állítanak elő. A szurokmolekulák nyújtásával és magas hőmérsékleten történő feldolgozásával erősen kristályos szénszálakká rendeződnek. A szurokalapú szénszálak megjelenése rendkívül magas modulust (merevséget) és magas hővezető képességet eredményezett, amelyek mindegyike szükséges a repülőgépen belüli magas hőmérsékletnek kitett alkalmazásokhoz. Bár a feldolgozás nagyon költséges, a Singer szurokalapú szénszálait magas hőmérsékletű alkalmazásokban használják.

Eközben Akio Shindo japán tudós kiterjesztette a szénszál-kutatást Japánban a kőolaj alapú poliakrilnitril (PAN) nagy tisztaságú formájával. A PAN, a manapság legelterjedtebb szénszál-prekurzor, magas szintű kristályosságot hoz létre a szálon belül, ugyanakkor keményebb, mint valaha a szurok- vagy műselyem alapú szénszálakban. A Shindo PAN prekurzor eljárása költséghatékonyabb a jó minőségű szénszálak előállításában is, mint a szurok vagy műselyem alapú szálak.

belépni a mainstreambe

Az 1980-as és 1990-es években a légiközlekedési és űrrepülési alkalmazások globális perspektívája a kormánytól a kereskedelmi ügyfelekig világosan felismerhetővé vált. Ez a szénszálas lehetőségek exponenciális növekedéséhez vezetett ezekben az iparágakban. Ez annak köszönhető, hogy a repülőgép tömegének jelentős csökkenése nagyobb teljesítményt és üzemanyag-hatékonyságot eredményez a repülőgépben, sőt a hajtómű alkatrészeiben is. A mérnökök könnyebb, erősebb és gyorsabb koncepciókon kezdtek dolgozni. Jelenleg szénszálas anyagok felhasználásával cserealkatrészeket terveznek az acél alapú ötvözetekből és alumíniumból készült alkatrészek helyettesítésére. A szénszál azonban nehezen megmunkálható anyag az egykor a fémgyártásban ismert kivonó megmunkálási módszerekhez képest. A szénszálas gyártási módszerek elsajátítására és megértésére fordított idővel a fém alkatrészek száma csökkent, és egyre ritkább lett minden újonnan tervezett repülőgépen. A gyártási módszerek fejlődésével maguk a szálak előállítása is fejlődik. Mindez a fekete arany ilyen formájának fellendüléséhez vezetett, ami nagyobb keresletet eredményezett.

Javított gyártási és feldolgozási tulajdonságainak köszönhetően a szénszálat ma már világszerte széles körben használják az ipari területeken. A magasabb széntartalom folyamatos növekedése, amely néhány esetben meghaladja a 90 százalékot, megosztja a megnövekedett szilárdság előnyeit, miközben költséghatékonyabb a piac számára. A mérnöki és folyamatirányítási fejlesztéseknek köszönhetően a szénszál költségtényezője jelentősen csökkent. A szénszál használata túlmutat az űrrepülési alkalmazásokon, és mára életképes megoldást jelent számos iparágban, beleértve a motorsportot, a hajózást, a sportszereket, az építőiparban és még a bútorgyártásban is. Ötven évvel ezelőtt senkinek nem jutott eszébe, hogy szénszálas íróasztalt birtokoljon. Még ennyi nyers szénszál előállítása is több millió dollárba kerülne. Manapság a szénszál alkalmazása csak emberi képzeletünkre korlátozódik.