Hvað gerir koltrefjar svo sterkar

Af hverju eru koltrefjar svona sterkar?
Koltrefjar eru gerðar úr kristalluðum kolefnisþráðum. Þau eru um það bil 100 sinnum minni en mannshár. Í nákvæmum tölum, 0.0002-0.0004 tommur í þvermál.

Algengasta forefni koltrefja notar pólýakrýlonítríl (PAN), þó að það séu aðrir kostir sem byggjast á kolefni. Í koltrefjum eru kolefnisatóm þétt bundin saman. Þetta myndar keðju af skuldabréfum.

Einstök uppröðun kristalla gerir samsetninguna einstaklega sterka. Þessi styrkur eykst enn frekar þegar hann er sameinaður öðrum koltrefjum.

Þess vegna er það tengda uppbyggingin sem gerir koltrefjarnar svo óbrjótanlegar. Þó það sé mjög létt.

Hægt er að vefa koltrefjar í varanleg form. Þetta gerir kleift að nota samsett efni til dæmis í stoðtæki. Koltrefjar eru líka mjög léttar.

Þú gætir hafa heyrt um togstyrk. Þessi gæði leyfa öllu sem er gert úr koltrefjum að standast mikla spennu áður en það brotnar. Þessi gæði gera koltrefjar gagnlegar við framleiðslu flugvéla.

Auk þess að vera afar sterkur eru koltrefjar líka ótrúlega ónæmar fyrir efnasliti og hita, sem gerir það tilvalið fyrir iðnaðarnotkun.

Að lokum eru koltrefjar hitaþolnar. Allar vörur úr þessu efni bráðna ekki auðveldlega. Þetta gerir það að frábærum staðgengill fyrir stál.

Vörur úr koltrefjum þola allt að 1,000 W/mK hita.

koltrefjum og málmi
Eins og við nefndum hér að ofan eru koltrefjar oft notaðar við framleiðslu á flugvélum. Bæði koltrefjar og stál hafa hátt stig af því sem kallað er „teygjanleikastuðull“. Þetta er mælikvarði á stífleika efnis, eða mótstöðu gegn aflögun.

Koltrefjar og stál eru sterkir allt að 200 GPa, sem er einingin sem notuð er til að mæla mýktarstuðulinn. Það sem þessi tala gerir ekki grein fyrir er að stál er verulega þyngra en koltrefjar. Að teknu tilliti til þyngdar getum við áætlað að koltrefjar séu í raun fimm sinnum sterkari en stál!