Materiály z uhlíkových vlákien získavajú popularitu vďaka svojej širokej škále aplikácií v leteckom priestore, automobilovom priemysle, železničnej preprave, špičkových zdravotníckych pomôcok a športového vybavenia. Jeho vysoko pevné vlastnosti priniesli v mnohých odvetviach novú nádej na rozvoj. Uhlíkové vlákna sa dajú rozdeliť do typov založených na ropných a bio-na báze. V súčasnosti má uhlíkové vlákno na báze ropy vynikajúci výkon a vyšší produkčný objem ako uhlíkové vlákna na báze bio, ale posledne menované majú stále významný potenciál.
Na trhu dominuje ropné uhlíkové vlákna
Výrobky z uhlíkových vlákien na báze ropy sú v súčasnosti lídrami trhu. Medzi ne patrí polyakrylonitril (PAN) - založené na uhlíkových vláknach na báze tónu a viskózy. Uhlíkové vlákna na báze PAN predstavuje viac ako 90%z celkovej výroby uhlíkových vlákien, vlákna na báze výšky na základe výšky približne 7%a vlákna na báze viskózy predstavujú približne 1%. Tento rozdiel je spôsobený hlavne rozdiely vo výkone a obtiažnosti spracovania. Uhlíkové vlákno na báze PAN je dominantným produktom na trhu a základným kameňom pozície trhu uhlíkových vlákien na báze ropy.
Uhlíkové vlákno je úžasné tenké vlákno vyrobené z takmer čistých uhlíkových kryštálov s priemerom 5 - 10 mikrometrov. Má päťnásobnú mechanickú pevnosť a dvojnásobnú tvrdosť ocele. Uhlíkové vlákniny boli pôvodne vyrobené z rastlinných materiálov, ako je celulóza a Rayon, ale neskôr ho nahradili výrobky na báze ropy kvôli ich nižším nákladom a lepším výkonom.
Na výrobu uhlíkových vlákien sa ropa najskôr spracuje na vysoko toxickú panvicu. Je vtiahnutý do jemných vlákien a potom sa zahrieva v peciach bez kyslíka. Tento výrobný proces však spotrebúva značnú energiu a vytvára početné emisie a toxíny. Na rozdiel od minulosti, keď boli hlavným problémom náklady, je udržateľnosť teraz kritickejšia a ropa už nie je taká lacná.
Prečo vyvíjať uhlíkové vlákno na báze biologických látok?
V porovnaní s vláknami založenými na PAN majú uhlíkové vlákno na báze bio-založených na strednom až nízkom výkone. Tak prečo to rozvíjať? Vyžaduje si to pochopenie nevýhod uhlíkových vlákien na báze ropy.
Výroba uhlíkových vlákien na báze ropy je náročná na energiu, vytvára škodlivé látky a poškodzuje životné prostredie. Okrem toho je ťažké recyklovať výrobky z uhlíkových vlákien, čo vedie k vysokým výrobným nákladom a ťažkostiam po spracovaní. Aby sa znížili výrobné náklady a závislosť od fosílnych surovín, venuje pozornosť výskumu prekurzorov uhlíkových vlákien na báze bio-na báze. Napríklad lignín, glycerín a lignocelulózové cukry sa skúmajú ako alternatívne suroviny.
Ochrana životného prostredia je naliehavým globálnym problémom a konsenzom vo všetkých krajinách. Aj keď materiály z uhlíkových vlákien majú zjavné výhody, nie sú šetrné k životnému prostrediu. Preto vedci hľadajú riešenia a „uhlíková neutralita“ sa stala hnacou silou rozvoja uhlíkových vlákien na báze bio. Uhlíkové vlákno na báze ropy nemôžu nahradiť uhlíkové vlákno na báze bio av budúcnosti sa oba typy vyvíjajú paralelne. Kľúčom je, ktorý smer bude vidieť väčšie prielomy a úspechy.
