Karbon Lif Nedir?
Karbon lif, çok ince liflerden oluşan ve karbon atomlarına sahip bir maddedir. Atomlar, mikroskobik kristal içinde uzun eksenlerde birbirine paralel şekilde sıralanmış ve birbirine bağlanmıştır. Bu kristal bağlanması, karbon liflerini çok güçlü yapmaktadır. Karbon lifler, plastik reçinelerle kompozit malzeme yapmak üzere kullanılmaktadır. Karbon lif, çelik kadar sert olmasına rağmen hafif ağırlıkta bir maddedir. Yüksek ısı direncine sahip olduğundan ısıtılmakla genleşme özelliğine sahip değildir. Gerildiğinde ya da büküldüğünde; karbon lif çok güçlüdür; ancak yüksek şok veya sıkıştırmaya bağlı olarak (basınçla) mesela çekiçle vurmayla kırılma özelliğine sahip olacaktır.
İlk Karbon Lifler
Öğrendiğinizde çok şaşırabilirsiniz; fakat karbon lif son zamanlarda keşfedilen maddelerden biri değildir. Thomas Edison 1879 yılında karbon lifi ampül için düşündüğü filament (ince tel) malzemesi olarak kullanmıştır. Bambuyu ısıtarak kontrollü bir ortamda bu lifleri elde etmeyi başarmıştır. Bu karbon lif, selüloz türevli maddelerden oluşturulmuştur; ancak günümüzde petrol türevli ürünlerden elde edilmektedir. Edison’un bambudan elde ettiği karbon lif aleve karşı dirençliydi ki; lambanın akkorluğu sağlaması için düşündüğü filament (ince tel) malzeme için ideal olmaya aday bir maddeydi.
1958 ylının sonlarında Roger Bacon, karbon lifleri reyonu (suni ipek) bükerek denemiştir; ama bu lifler yeterince güçlü değildir. 1963 yılının sonlarında İngiltere, Hampshire Famborough’a bağlı olan Kraliyet Hava Araçları Kurumu güçlü olan bir lifi geliştirmiştir. Rolls Royce firması uçak motorlarında bu lifleri kullanmışlardır.
Günümüzdeki karbon lifler polimer PAN (Poliakrilonitril) den üretilmektedir. Lif; gerilimine bağlı olarak, eksenleri birbirine paralel şekilde üretilmektedir. Bu polimer, moleküle oksijen eklenmesi ve hidrojenin çıkarılması için 200-300oC civarında oksitleme işlemine maruz bırakılmaktadır. Daha sonra, karbonizasyon işlemiyle saflaştırılır ve zengin azot ortamında 2500 oC ‘ye kadar ısıtılır. Sonuçta, lifin kalitesi %90’dan fazla karbona sahip olmasına bağlı olarak değişmektedir karbon lif üretiminin en son aşaması boyutlandırma veya kaplamadır. Bu aşamada, lifler tabakalara bölünerek epoksi reçine içine gömülür. Son aşamada siyah renkli elde edilen lifi çeşitli uygulamalarda kullanabilirsiniz.
Karbon Lifin türleri ve Kullanım Alanları
Karbon lif bileşikleri genelde pahalı maddelerdir. Karbon lif bileşikleri, çeşitli amaçlar için kullanabilmektedir. Yüksek sıcaklık uygulamaları, kuvvetlendirilmiş grafit karbon lifler için ideal bir malzemedir. Karbon lifler, anti-statik bileşenle korozyona (paslanma) dirençli elektrot olarak yüksek sıcaklıktaki gazların süzgeci şeklinde kullanılır. Karbon lifler metallerle kombine edilerek metal karbid bileşik grubunu oluşturmaktadır. Bu metaller korozyona maruz kalmaktadırlar. Günümüzde tıbbi uygulamalarda da kullanılan karbon lifler; düzenli kullanımda yüz ve yüz grefti için tamamlayıcı maddelerdir.
Kaynaklar:
1) http://humantouchofchemistry.com/a-few-facts-about-carbon-fibre.htm
2) http://gereports.cdnist.com/wp-content/uploads/2013/07/29110700/Carbonfilament.jpg
3) http://www.arrhenius.ucsd.edu/miakel/Image40.gif
4) http://www.ingenious.org.uk/media/4.0_SAC/webimages//1031/3/10313905_3.jpg
