[שאלה] מה החסרונות של החומר - קרבון פייבר?

[roei]

אם הוא לא מתכת, כיצד הוא יכול להוליך חשמל?

 

גם מים הם לא מתכת-והם עדיין מוליכים חשמל,מעולה

גם הגוף שלך מעביר חשמל אגב,ואין בנו שמץ של מתכת...

[Blue Jay]

בואו נסדר לנו את ההגדרות השונות -

 

פחמן הוא יסוד.

 

המתכות היא קבוצה של יסודות כימיים. מתכות מאופיינות באנרגיית יינון נמוכה יחסית, מאחר והאלקטרונים, המאכלסים את רמת האנרגיה החיצונית של של יסוד מתכתי, קשורים אל גרעין האטום בצורה חלשה.

 

עכשיו, הנה לכם הטבלה המחזורית של מנדלייב, כל מה שמסומן בצבע בז'-אפור, הוא מתכת - כלומר רוב הטבלה המחזורית - שימו לב באיזה צבע היסוד פחמן - C:

 

אגב, רועי - בגוף שלך יש הרבה יותר משמץ של מתכת, ומים לא מוליכים חשמל. תמיסות הן מוליכות (כלומר מים שמומסים בהם חומרים אחרים).

[ender]

פחמן הוא אל-מתכת, והוא מוליך למחצה (כמו סיליקון שממנו עושים שבבים למחשב).

פחמים עשוים מפחמן ולכן הם מוליכים חשמל, גם גוף האדם עשוי מפחמן וגם הוא מוליך חשמל.

[Blue Jay]

גם גוף האדם עשוי מפחמן וגם הוא מוליך חשמל.

גוף האדם לא עשוי רק מפחמן, למעשה המרכיב העיקרי בגוף האדם הוא H2O למקרה שלא ידעת את זה - בערך 70% ממנו...

[אלעד]

גם הגוף שלך מעביר חשמל אגב,ואין בנו שמץ של מתכת...

אתה מחזק בדיוק את מה שאני דיברתי עליו בתגובה הקודמת שלי: לא המים ולא גוף האדם מוליכי חשמל. המלחים שהם מכילים בתוכם הם אלה שמאפשרים את ההולכה.

[someone1238]

תודה לכם על התשובות, רציתי לשים לפגושים של האוטו אבל לפי מה שקראתי לא כדאי.

[BLUE-R]

CARBON FIBER

הינו חומר המורכב מפחמן.

אלו הם סיבים של פחמנים, אפשר להסתכל עליהם כמו חוטים דקים דקים

המחוברים אחד לשני.

ובין החוטים האלו קיימים כוחות משיכה מאוד חזקים.(קשרי מיימן+דו קוטב רגעי)

זהו חומר מאוד קל במשקלו.

ומאוד מאוד חזק.(בגלל הקשרים בין המולקולות.)

יתרונותיו: חוזק, משקל

לדוגמא. היה יצור של מכוניות פורמולה 1.(מדובר על שילדה מסיבי פחם) משקל המכונית העשויה מסיבי הפחם או CARBON FIBER

היה קל בהרבה משאר המכוניות.

וחוזק המכונית במקרה של תאונה היה גם גבוה בהרבה.

 

אבל שימוש בסיבי פחם במכוניות פורמולה 1 לא הותר במלואו עקב תקני המירוצים.

 

חסרונותיו: עלות.

זהו חומר שמאוד יקר ליצר. כמובן שהוא לא קיים בטבעו בטבע שאנו מכירים.

ולכן לאזרח הפרטי לא משתלם לייצר חלקים מהחור הזה באופן עצמאי.

 

כל זאת ועוד.. בכימיה 1. שנה ראשונה באוניברסיטה.

לכו להשכיל.

[BLUE-R]

Carbon fibers are derived from one of two precursor materials

• PITCH
  
• PAN (Polyacrylonitrile fibers)

PITCH based carbon fibers have lower mechanical properties and are therfore rarely used in critical structural applications.PAN based carbon fibers are under continual development and are used in composites to make materials of great strength and lightness

The raw material of PAN, acrylonitrile (AN), is a product of the chemical industry and can be manufactured as follows:

Acrylonitrile (AN) is used as a raw material in acrylic fibers, ABS resin, AS resin, synthetic rubber (NBR), acrylamide and other materials. Global production capacity is 4.67 million tons, approximately 60% of which is consumed for acrylic fibers. In the early manufacturing processes acetylene and hydrogen cyanide (HCN) were used as a raw material, whereas today nearly all AN is manufactured using what is called the Sohio process, whereby an ammoxidation reaction are applied from inexpensive propylene and ammonia. Technological advances, particularly surrounding research into improved catalysts for the Sohio process, are proceeding, promoted by a concern for energy conservation and lessening the environmental loading. The research aims include improved productivity, reduced byproducts, and lesser wastewater and waste gas.

 

2. Sohio process

The Sohio process was perfected in 1960 by The Standard Oil Co. of Ohio, owing to the development of an epoch-making catalyst that synthesizes AN in a single-stage reaction using propylene and ammonia. The reaction took place using the fluid-bed od. The P-Mo-Bi group is used as the catalyst and favorable fluidized conditions are maintained by adjusting the physical properties of the catalyst.

 

 

The reaction gas contains not only AN, but also acetonitrile, hydrogen cyanide and other byproduct gasses, so AN products are obtained by having the reaction gas absorbed into water, then using evaporation separation.

 

5. Improved processes

The Sohio process was epoch-making at the time it was developed, but improvements have been made in response to the following conditions:

(1)The AN yield of approximately 60% was not very high.

(2)The process circulated and used large amounts of water, requiring a lot of energy.

(3)Approximately 1.5 tons to 2 tons of wastewater was generated for every ton of AN produced.

(4) Treatment technology for the waste gas was incomplete.

 

 

 

 

I. Improved catalyst

II. Steam reduction

Monsanto Corp. improved the water extractive distillation stage of the Sohio process, reducing the amount of steam required to produce one ton of AN by three tons.

 

III. Wastewater and waste gas treatment

AN wastewater normally contains ammonium sulfate, along with small amounts of nitrile compounds, hydrocyanic acid and compounds with a high boiling point. Alkali used to be added to the wastewater before discharging, but nowadays wet oxidation processes and biological treatment processes are being employed. Bayer Inc. has developed the technology to recover high-grade ammonium sulfate from the gas generated as a byproduct of the reaction.

 

Polymerisation of acrylonitrile produces PAN, the most common carbon fiber feedstock

 

 

The basic unit of PAN is:

[BLUE-R]

The Manufacturing Process

 

The conversion of PAN to carbon fibers is normally made in 4 continuous stages

 

Oxidation

Carbonisation(Graphitisation)

Surface treatment

Sizing

 

 

OXIDATION involves heating the fibers to around 300 deg C in air. This evolves hydrogen from the fibers and adds less volatile oxygen.

The polymer changes from a ladder to a stable ring structure, and the fiber changes colour from white though brown to black.

In this picture you see the fibre changing color.

The white PAN strands at the bottom pass through the air heated oven and begin to darken

Quite quickly they turn to black and carbon fiber is like the Ford T, As Henry said "Its any color you want, as long as it's black"

 

 

Photo courtesy of Akzo Nobel

In this picture you see the "skin-core effect.

The fatter fibers are not fully oxidized and have a core, which will make a hollow low grade carbon fiber

This shows the importance of a high quality precursor of even cross section

 

 

Photo courtesy of Peter Morgan The process here is very exothermic, fires are not uncommon

 

 

The resulting material is a textile fiber which is fireproof, some companies actually sell this as an end product for example SGL Technic (Scotland), under the tradename PANOX. (OXidised PAN)

CARBONISATION(GRAPHITISATION) involves heating the fibers up to 3000 � C in an inert atmosphere, the fibers are now nearly 100 % carbon.

[BLUE-R]

Comparison of Carbon Fiber and Steel

 

MaterialTensile Strength (GPa)Tensile Modulus (GPa)Density (g/ccm) Specific Strength (GPa) Standard Grade Carbon Fiber3.5 230.0 1.75 2.00 High Tensile Steel1.3 210.0 7.870.17

 

 

תסתכלו על טבלת ההשוואה בין CARBON לפלדה.

סתם לפרופורציות!

[Herman]

הבעיה איתו שהוא לא איזנטרופי, אם סורגים אותו הוא עדיין חלש במימד השלישי.

[Johava]

הבעיה איתו שהוא לא איזנטרופי, אם סורגים אותו הוא עדיין חלש במימד השלישי.

זה לא גרפיט (החומר של העפרונות)? יש קשרים חזקים בתוך השכבות אבל קשרים חלשים בין השכבות.

 

בכל מקרה, אחד הדיונים הזוועתיים שקראתי בפורום ואני בסך הכל למדתי 5 יחידות כימיה.

[Herman]

זה לא גרפיט (החומר של העפרונות)? יש קשרים חזקים בתוך השכבות אבל קשרים חלשים בין השכבות.

 

בכל מקרה, אחד הדיונים הזוועתיים שקראתי בפורום ואני בסך הכל למדתי 5 יחידות כימיה.

אני לא בטוח שמדובר באותו החומר.

 

חשוב לציין שסיבי קרבון מחזקים במטריצת אפוקסי, אחרת הם חסרי ערך... סוג האפוקסי גם משפיע על הרבה פרמטרים כמו קשיחות, קושי וכו.

[MiD]

פחמן הוא מתכת, נחושת זה גם מתכת ועוד הרבה חומרים זה מתכות

 

עוף זה ציפור ופרה זה חיה

[tamir_hoo]

פחמן הוא אל-מתכת, והוא מוליך למחצה (כמו סיליקון שממנו עושים שבבים למחשב).

פחמים עשוים מפחמן ולכן הם מוליכים חשמל, גם גוף האדם עשוי מפחמן וגם הוא מוליך חשמל.

 

שבבים של מחשבים לא עשויים מסיליקון.

הם עשויים מסיליקה ( בעברית: צורן ).

גם השם עמק הסיליקון בא מהמילה סיליקה (צורן).