Kohlenstofffaser ist eines der härtesten und leichtesten Materialien der Welt. Es wird in der Regel in Luftfahrtmaterialien verwendet.
Kohlenstofffaser besteht ausdünne, starke kristalline Filamente aus Kohlenstoffatomenin langen Ketten verbunden. Man stelle sich sie als extrem feine Fäden vor, viel dünner als ein menschliches Haar, fast ausschließlich aus Kohlenstoff zusammengesetzt. Diese Fasern werden anschließend wie Stoff miteinander verwebt, um ein Material zu erzeugen, das als solches verwendet werden kann, oder, häufiger, in ein Harz (wie Epoxid) eingebettet wird, um kohlenstofffaserverstärkte Polymere (CFRPs) zu bilden.die Verbundwerkstoffe sind.
Hier ist eine Aufschlüsselung dessen, was Kohlefasern besonders macht:
- Aufbau: Es sind im Wesentlichen sehr reine Kohlenstoffatome in einer spezifischen kristallinen Struktur verbunden, was ihm seine einzigartigen Eigenschaften verleiht.
- Leichtgewicht:Kohlenstofffaser ist deutlich weniger dicht als viele Metalle wie Stahl und Aluminium.
- Hohe Festigkeit:Sie verfügt über eine beeindruckende Zugfestigkeit, was bedeutet, dass sie viel Zugkraft aushalten kann, ohne zu brechen.
- Hohe Steifigkeit (Modul):Kohlenstofffaser ist sehr steif und kann sich nicht biegen oder verformen.
- Korrosionsbeständigkeit:Im Gegensatz zu vielen Metallen rostiert es nicht.
- Chemische Stabilität:Es reagiert im Allgemeinen nicht mit vielen Chemikalien.
- Niedrige thermische Ausdehnung:Es dehnt sich nicht stark aus oder schrumpft bei Temperaturänderungen.
- Elektrische Leitfähigkeit:Einige Kohlenstofffasern können Strom leiten.
- Ermüdungsbeständigkeit:Es kann wiederholten Belastungszyklen standhalten, ohne sich so stark abzuschwächen wie andere Materialien.
Aufgrund dieser einzigartigen Kombination von Eigenschaften wird Kohlenstofffaser in einer Vielzahl von Hochleistungs-Anwendungen verwendet, darunter:
- Luft- und RaumfahrtKomponenten von Luftfahrzeugen und Raumfahrzeugen, bei denen Gewichtsersparnisse für Kraftstoffeffizienz und Leistung entscheidend sind.
- Automobilindustrie:Rennwagenkarosserien, Fahrgestellkomponenten und sogar einige Bauteile in normalen Serienfahrzeugen, um Gewicht zu reduzieren und Leistung und Sicherheit zu verbessern.
- Sportgeräte:Golfschläger, Tennisschläger, Fahrradrahmen, Fischereistabletten, Skier und Hockeyschläger, bei denen Leichtigkeit und Festigkeit von Vorteil sind.
- Marine:Segelbootsmasten, Rümpfe und andere Komponenten, die davon profitieren, leicht und korrosionsbeständig zu sein.
- Medizinische Behandlung:Prothesen, Implantate und Röntgenausrüstung aufgrund ihrer Festigkeit, ihres leichten Gewichts und ihrer radiolucenten Eigenschaften.
- Industriezweige:Robotik, Werkzeuge und verschiedene Bauteile, bei denen eine hohe Festigkeit und Steifigkeit erforderlich ist.
- Verbraucherelektronik:Einige hochwertige Laptops und andere Geräte verwenden Carbonfaser für ihre Festigkeit und Schlankheit.
Im Wesentlichen wird Kohlefaser gewählt, wenn Ingenieure und Designer ein Material benötigen, das stark, steif und leicht ist, oft als Ersatz für schwerere traditionelle Materialien.