התקנה גמורה של קו ייצור סיבי פחמן קצוצים

במהלך המרת חומר PAN לסיבי פחמן, החומר עשוי להיחתך לסיבים קצרים (בדרך כלל3–5 מ"מ) לשימוש בפלסטיק מחוזק או בחומרי בידוד עמידים בטמפרטורה גבוהה.

חיתוך מכני: שיטה מסורתית המשתמשת בחותכים סיבוביים מדויקים. למרות היותה יעילה, היא עלולה לצרוך אנרגיה רבה ולהוביל לנזק מכני או להתפוררות של קצוות הסיבים.

חיתוך לייזר: התקדמויות אחרונות משתמשות בלייזרי סיבים לחיתוך גרירה מסיבי פחמןשיטה זו מפחיתה את צריכת האנרגיה ומציעה טווח רחב יותר של מהירויות חיתוך בהשוואה לחלופות מכניות.

להלן תחומי יישום ספציפיים:

1. חיזוק חומר מרוכב (יישום ליבה)

זהו היישום העיקרי של סיבי פחמן קצוצים. על ידי שילוב סיבים קצוצים בשרפים, פלסטיק או קרמיקה, ניתן לשפר משמעותית את התכונות המכניות ואת עמידות החום.

פלסטיק תרמוסטי (כגון שרפי אפוקסי): משמש לייצור רכיבים מבניים בעלי ביצועים גבוהים.

פלסטיק תרמופלסטי: כגון פוליפרופילן (PP), ניילון (PA), ABS וכו'. לאחר הוספת סיבי פחמן קצוצים, פלסטיק רגיל זה הופך לפלסטיק הנדסי שניתן להשתמש בו בפגושים של מכוניות, מסגרות לוח מחוונים, חלקי רחפנים וכו'.

תרכובות ליציקה יריעה (SMC) / תרכובות ליציקה בתפזורת (BMC): משמשות לייצור חלקי רכב (כגון כיסויי ארגזי מצברים, קפיצי עלים), אמבטיות, מיכלי מים וכו'.

2. חומרי חיכוך ואיטום

ניצול עמידותם הגבוהה בפני שחיקה ומוליכותם התרמית:

רפידות בלם ולוחות מצמד: במכוניות ספורט או מכוניות מרוץ יוקרתיות, סיבי פחמן קצרים מעורבבים לעתים קרובות עם אבקת נחושת כדי ליצור רפידות חיכוך, המספקות ביצועי בלימה גבוהים במיוחד.

אטמים מכניים: משמשים במשאבות ובמדחסים למניעת דליפות ולעמידה בטמפרטורות וללחצים גבוהים.

3. חיזוק בניין והנדסה אזרחית

תוספי בטון: שילוב סיבי פחמן קצרים במיוחד בבטון יכול למנוע סדקים ולשפר את חוזק המתיחה ואת עמידות העייפות. משמש בדרך כלל לחיזוק ותיקון של גשרים, מנהרות ובניינים רבי קומות.

יריעות/בדים מסיבי פחמן: למרות שבדרך כלל הם רציפים, סיבים חתוכים קצרים משמשים גם כחומרי מילוי בחלק מהלוחות הטרומיים.

4. תחום אנרגיה חדש (סוללות ותאי דלק)

ציפוי קולט זרם של אלקטרודות חיוביות ושליליות בסוללות ליתיום-יון: ציפוי פני השטח של נייר נחושת או אלומיניום בתרחיף המכיל ננו-צינוריות פחמן או סיבי פחמן קצרים יכול לשפר את המוליכות של קולט הזרם, להפחית את ההתנגדות הפנימית ולשפר את קצב הטעינה/פריקה של הסוללה (ביצועי טעינה מהירה). שכבת דיפוזיה גזית (GDL) לתאי דלק: חומרים בעלי מוליכות גבוהה ומבנה נקבובי נדרשים כדי להוליך אלקטרונים וגזים, ונייר פחמן העשוי מסיבי פחמן קצרים הוא מרכיב מפתח.

5. חומרים מוליכים ואנטי-סטטיים

ניצול המוליכות המעולה של סיבי פחמן:

ריצוף/שולחנות עבודה אנטי-סטטיים: הוספת סיבי פחמן קצרים לפלסטיק או גומי מספקת תכונות אנטי-סטטיות קבועות.

מעטפות פלסטיק מוליכות: משמשות למארזי מוצרים אלקטרוניים כדי למנוע נזק מחשמל סטטי לשבבים פנימיים.

חומרי מיגון אלקטרומגנטיים: משמשים בציוד הדורש בידוד גלים אלקטרומגנטיים.

6. תעופה וחלל ומוצרי ספורט

חומרי עזר Prepreg: בייצור עורות מטוסים או מחבטי טניס, סיבים חתוכים קצרים משמשים לעיתים למילוי פינות או אזורים בעלי צורה לא סדירה, או כמסלולים מוליכים לחיסול חשמל סטטי.

מקלות גולף/חכות דיג: משמשים כחיזוק מקומי בחומרים מרוכבים מסוימים.

7. הדפסה תלת-ממדית

במדפסות תלת-ממד מסוג FFF/FDM, סיבים מחזקים מסיבי פחמן חתוכים קצרים (כגון PA-CF, PETG-CF) הם כיום חומר פופולרי מאוד להדפסת חלקים פונקציונליים בעלי חוזק מתכתי.

לסיכום, סיבי פחמן ארוכים משמשים לאריגת בדים וייצור פרפרגים (כמו סוודרים לסריגה); בעוד שסיבי פחמן קצרים החתוכים לקטעים משמשים לערבוב בבוץ (שרף/פלסטיק/בטון) כדי להפוך את החומר שביר במקור לחזק, קל משקל ומוליך.