Ist Kohlefaser leitfähig?

Ist Kohlefaser leitfähig? Ja, es ist in gewisser Weise sehr leitfähig, wenn es richtig gemacht wird. Lassen Sie uns tiefer in das Thema eintauchen, um die Eigenschaften und das Potenzial dieses erstaunlichen Polymers zu untersuchen.

VERBUNDEN:Was ist geschmiedete Kohlefaser? Der ultimative Leitfaden für geschmiedete Verbundwerkstoffe

In diesem Artikel:

1. Was sind Kohlefasern?
   
2. Wie wird Kohlefaser hergestellt?
3. Ist Kohlefaser allein leitfähig?
4. Wie können wir Carbonfasern leitfähiger machen?
5. Ist Kohlefaser im Vergleich zu Metall leitfähig?
6. Wofür werden leitfähige Kohlefasern verwendet?

Was sind Kohlefasern?

Kohlenstofffasern sind graphitartige langkettige Kohlenstoffeinheiten mit einer vernetzten Struktur. Die langkettigen vernetzten Einheiten des Kohlenstoffs entstehen aufgrund der Verkettungseigenschaft von Kohlenstoffatomen, d. h. der Verknüpfung von Atomen eines ähnlichen Elements.

Thomas Elva Edison wird zugeschrieben, den ersten Kohlefaden zum Testen im elektrischen Glühfaden der Glühbirne mit natürlicher Baumwolle entwickelt zu haben.

Vorläufer sind die Rohstoffe, die bei der Herstellung von Carbonfasern verwendet werden.

Wie wird Kohlefaser hergestellt?

Die meisten Kohlefasern werden aus einem Verfahren namens Polyacrylnitril oder PAN hergestellt. Dabei wird eine Faserplatte einer so hohen Hitze ausgesetzt, dass bis auf den Kohlenstoff selbst fast alles abgebrannt wird.

Schritte zur Herstellung normaler Kohlefasern:

1:Polymerisation:Um ein langkettiges Polymer herzustellen, wird die Vorstufe polymerisiert.

2:Spinnen:Danach wird das Polymer zu langen Fasern versponnen. Chemische und mechanische Verfahren werden häufig verwendet.

3:Oxidieren:Die Faser wird durch Erhitzen an der Luft stabilisiert. Es absorbiert Sauerstoff aus der Luft und durchläuft einen ausgeklügelten atomaren Umlagerungsprozess, um die Faser zu stabilisieren.

4:Karbonisierung:In Abwesenheit von Sauerstoff trägt eine Hochtemperaturbehandlung der oxidierten und stabilisierten Faser zum Verlust von Nicht-Kohlenstoffatomen bei, was zu einer dicht gepackten Kohlefaser führt.

5:Oberflächenbehandlung:Karbonisierte Fasern haben ein schlechtes Bindungsvermögen, was es ihnen erschwert, sich mit Epoxidharzen zu einem Verbundstoff zu verschmelzen. Um diese Bindungsfähigkeit zu erlangen, wird die Oberfläche mit den entsprechenden Chemikalien behandelt.

6:Schlichten:Zum Schutz sind die Fasern mit Epoxid, Nylon, Polyester und anderen Materialien beschichtet. Dies wird als Dimensionierung bezeichnet.

Das Rohblech aus Kohlefaser wird dann mit anderen Metallen zusammengeführt (ein wichtiger Teil des Verständnisses der Leitfähigkeit von Kohlefasern), und die resultierende Verbindung wird mit chemischen Verfahren behandelt und kalibriert.

Der Prozess ist tiefgreifend und daher teuer.

VERBUNDEN:5 lustige Anwendungen für Kohlefaserplatten

Ist Kohlefaser allein leitfähig?

Nein, Kohlefaser ist nicht zu leitfähig, wenn sie nicht mit etwas anderem kombiniert wird, weder in Bezug auf die thermische noch die elektrische Leitfähigkeit.

In Bezug auf die Wärmeleitfähigkeit (die Fähigkeit, Wärme zu leiten) ist Kohlefaser durchschnittlich. Relativ hochwertige Kohlefasern haben ungefähr die gleiche Wärmeleitfähigkeit wie Silizium, und selbst erstklassige Kohlefasern haben eine geringere Leitfähigkeit als Aluminium.

Einfache alte Kohlefaser ist in Bezug auf die elektrische Leitfähigkeit etwas besser, obwohl sie immer noch nicht so leitfähig ist wie die meisten Metalle. Wenn es als elektrischer Leiter verwendet wird, ist es am besten, die Kohlefaser zu modifizieren, indem man sie mit anderen Metallen verwebt oder ein elektrisch leitfähigeres Kohlenstoffallotrop wie Diamant oder Graphit erzeugt.

Wie können wir Carbonfasern leitfähiger machen?

Um die elektrische Leitfähigkeit zu erhöhen, sollte die Kohlefaser nach der Isolierung mit anderen Materialien behandelt werden. Die besten Verbindungen, die mit Kohlefasern kombiniert werden können, um die Leitfähigkeit zu erhöhen, sind Latex für die Ionenleitfähigkeit (durch eine Flüssigkeit) und Silikastaub für die elektronische Leitfähigkeit (durch einen Feststoff).

Es gibt Kohlenstoff-Allotrope, die Wärme viel besser leiten als Kohlefaser – insbesondere Diamant leitet Wärme bis zu 100x effektiver als reine Kohlefaser. Diese Allotrope zu erzeugen ist alles andere als einfach, aber es gibt Prozesse, die Druck, Hitze und andere chemische Reaktionen beinhalten, die die Umwandlungen ermöglichen. Wenn die Kohlefaser mit diesen Kohlenstoffallotropen behandelt wird, wenn sie fertig sind, kann sich die Wärmeleitfähigkeit der Kohlefaser um ein Vielfaches erhöhen.

Ist Kohlefaser also leitfähig? Nicht so sehr im Grundzustand, aber das kann sich mit ein wenig Wissenschaft leicht ändern.

VERBUNDEN:Wofür wird Kohlefaserwickel verwendet?

Ist Kohlefaser im Vergleich zu Metall leitfähig?

Nicht allein, nein. Wenn es jedoch mit anderen Metallen behandelt wird, ist es das.

Kohlefaser allein ist im Vergleich zu Metall kein guter Stromleiter. Tatsächlich leiten die meisten Metalle Elektrizität um das 1000-fache sowie einfache Kohlefasern. Auch mit anderen Materialien behandelt, ist Kohlefaser in der Stromleitung noch nicht ganz so gut wie Metall. Metalle wie Silber, Aluminium und Kupfer leiten Strom besonders gut, immer noch etwa 100x so schnell wie Kohlefasern, die mit guten Stromleitern behandelt wurden.

Das Leiten von Wärmeenergie ist eine andere Geschichte. Wenn sie gut verarbeitet und richtig behandelt wird, ist Kohlefaser tatsächlich wärmeleitfähiger als ein hochleitfähiges Metall wie Kupfer.

Wofür werden leitfähige Kohlefasern verwendet?

Behandelte Kohlefaser wird in Luxusartikeln wie Helmen und Gepäck verwendet, die davon profitieren, dass sie leicht und langlebig sind. Aber die Leitfähigkeit von Kohlefaser glänzt bei eher industriellen Anwendungen wie Containerseitenwänden in Maschinenbau- und Luft- und Raumfahrtprojekten.

Die Wissenschaft arbeitet noch daran, die elektrische Leitfähigkeit von Kohlefasern zu verbessern. Aufgrund ihrer überragenden Haltbarkeit, Hitzebeständigkeit, ihres geringen Gewichts und ihrer geringen Größe im Vergleich zu Metalldrähten wird erwartet, dass Kohlefaserprodukte in Zukunft viel häufiger als Leiter verwendet werden.

Kohlefaser hat viele erstaunliche Eigenschaften. Eine davon ist seine erstaunliche Fähigkeit als thermischer oder elektrischer Leiter, wenn er mit anderen Metallverbundwerkstoffen behandelt wird.

HABEN SIE JEMALS EIN KOHLEFASERPRODUKT SELBST AUSPROBERT? WENN NICHT (ODER WENN SIE IHRER SAMMLUNG EIN WEITERES STÜCK HINZUFÜGEN MÖCHTEN), DANN BESUCHEN SIE UNSEREN SHOP UND FINDEN SIE DIE ANTWORT AUF DIE FRAGE SELBST:IST KOHLEFASER LEITEND?

Interessiert an anderen CARBON FIBRE-Produkten? Besuchen Sie unseren Shop und werfen Sie einen Blick auf unsere vorgestellten Kollektionen!

Persönliche Accessoires, Bekleidungszubehör, Schmuck, Haus und Büro, Technik, Reisen, Geschenke und vieles mehr!

NÄCHSTE NACH OBEN:

• Kohlenstoff, wie Sie ihn noch nie zuvor gesehen haben
• Erfahren Sie, wie Sie Ihre eigenen Kohlefaserteile herstellen:Kohlefaser-Starterkit
• Farbige Kohlefaser ist normalerweise Texalium, aber was ist Texalium?

 

Weitere KOHLEFASER-BLOGS

Der Carbon Fiber Gear Blog ist ein Lifestyle-Blog für Carbonfaser-Enthusiasten, in dem wir über Carbonfaser-Ausrüstung, -Faseration und -Neuigkeiten sprechen. Wir stellen die coolsten Kohlefaserprodukte, die besten Geschenkideen und die Verwendung von Kohlefaser vor.