Kapat

Karbon Fiber Nedir? Nerelerde Kullanılır?

Bu yazımda sizlere günümüzde sıkça duyduğunuz, kompozit malzeme ve çeşitli sektörlerin göz bebeği olan karbon fiber malzemesinden bahsedeceğim.

Karbon Fiber Nedir?

Karbon fiber malzemesi 1958 yılında Cleveland yakınlarında bulunmuştur. O yıllarda sadece izolasyon kaplamalarda, filtrasyon malzemelerinde ve aydınlatma sektörlerinde kullanılmıştır. Daha sonra, Amerikan Hava Kuvvetleri’ne fiberglass kumaş malzemesi yerine karbonlaştırılmış kumaşı tanıttı. Her ne kadar mekanik özellikleri diğer malzemelere göre daha düşük olsa da Union Carbide karbon fiberi işleyerek mekanik özellikleri açısından kullanılabilir hale getirdi.

Şekil 1. Karbon Fiber Malzemesi

Karbon elyaf, diğer adıyla karbon fiber ipliksi, teknoloji ürünü olan bir maddedir. Katran, naylon ve orlondan oluşan fiber malzeme çelik malzemeden 4.5 kat daha hafif olup 3 kat daha dayanıklı olması kullanım alanlarını arttırmaktadır. Günümüzde karbon elyaf uçaklarda, roket sistemlerinde, uydularda, yarış arabalarının iskelet sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Airbus, Boeing gibi önde gelen havacılık firmaları da uçakların imalatında karbon elyaf teknolojisini yaygın olarak kullanmaktadır. Karbon elyaf dünyada sadece 40 bin ton üretilebilen büyük öneme sahip karbon elyaf ABD, Japonya, Almanya, İngiltere, Fransa, Macaristan, Tayvan ve Çin tarafından üretilmektedir. Günümüzde ülkemizde de üretimi başlayan karbon elyaf, deprem bölgelerindeki binaların yapı güçlendirmelerinde sıklıkla kullanılmaya başlanmıştır. Karbon elyaf inşaat sektöründe cephe kaplamalarda kullanılmasıyla beraber enerji sektöründe de tercih edilmektedir. Karbon fiberin ipliksi yapısı çelikten daha dayanıklı bir hale getirmektedir.

Karbon elyafın avantajlarına bakarsak; öncelikle karbon elyaf yapısı bakımından hafifliği nedeniyle oldukça kullanışlıdır. Daha hafif donanım ile daha fazla verim alındığı unutulmamalıdır (Havacılık, otomotiv vb.). Oksitlenme gibi bir sorunu olmadığından görsel olarak çekici olmaktadır. Bununla beraber uzun ömürlü olması sebebiylede tercih sebebidir. Karbon elyafın yoğunluğu çeliğe oranla düşüktür. Bu da karbon elyafı yüksek ağırlık oranı gerektiren uygulamalar için eşsiz bir malzeme yapmaktadır.

Şekil 2. Karbon Fiberden İmal Edilmiş Bisiklet

Karbon Fiber Nasıl Üretilir?

1. Oksidasyon

İlk olarak elyaflar havada 300 ᵒC’a ısıtılır. Bu işlem, elyaftan hidrojenin ayrılmasını, daha uçucu olan oksijenin eklenmesini sağlar. Ardından karbonizasyon aşaması için elyaflar kesilerek grafit teknelerine konur. Polimer merdiven yapısından kararlı bir halka yapısına dönüşür. Bu işlem sırasında elyafın rengi beyazdan kahverengiye dönüşür ve ardından siyah olur.

2. Karbonizasyon (Karbonlama)

Elyafların yanıcı olmayan atmosferde 3000 °C’a kadar ısıtılmasıyla, liflerin %100 karbonlaşmasının sağlanması aşamasıdır. Karbonizasyon işleminde uygulanan sıcaklık, üretilen elyafının sınıfını belirler.

3. Yüzey İyileştirmesi

Karbonun yüzeyinin temizlenmesi ve elyafın kompozit malzemenin reçinesine daha iyi yapışabilmesi için elektrolit banyoya yatırılır.

4. Kaplama

Bu aşama elyafı sonraki işlemlerden korumak için yapılan nötr bir sonlandırma işlemidir. Elyaf, reçine ile kaplanır. Genellikle bu kaplama işlemi için epoksi kullanılır. Kompozit malzemede kullanılacak olan reçine ile elyaf arasında bir ara yüz görevi görür.

Şekil 3. Otomotiv Sanayisinde Karbon Fiber

Karbon Fiber Kullanım Alanları

  • Denizcilik
  • Elektrik Elektronik
  • Havacılık
  • İnşaat
  • Kamu-Altyapı Uygulamaları
  • Otomotiv
  • Rüzgar Enerjisi
  • Spor ve Eğlence
  • Telekominikasyon

Çevre mobilyalarında bir ara yüz görevi görür.

Karbon fiber malzeme ile metallerin mekanik testler ile kıyaslanmasına dayanan video,

Kompozit Malzeme ile ilgili dökümanlar için forumumuzu ziyaret edebilirsiniz.

Kaynak

muhendisbeyinler.net

Sizin için önerdiklerimiz:

Murathan Kalender

Marmara Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği bölümü 3. Sınıf öğrencisiyim.

“Karbon Fiber Nedir? Nerelerde Kullanılır?” üzerine 1 yorum

  1. birol haksever dedi ki:

    araba kaportasını güçlendirmek için araba saçına içten yapıştırılırmı .yapıştırılırsa güneşte yani ısı farkında ayrılırlarmı.teşekkür ederim

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir