Birçok insan tarafından duyulmuş olan ancak tam anlamıyla derine inilmemiş bir malzeme… Bulunduğu zaman aralığının ötesinde yer edinmeye aday bir değer. Karbon fiber…
Karbon fiber 1958 yılında Cleveland Ohio yakınlarında bulunmuştu. Başlangıçta sadece izolasyon, filtrasyon malzemeleri ve aydınlatma uygulamalarında kullanılmaktaydı. Yıllar sonra Union Carbide Şirketi, Amerikan Hava Kuvvetleri’ne fiberglass kumaş yerine karbonlaştırılmış kumaşı tanıttı. Her ne kadar mekanik özellikleri, kullanılan diğer malzemelere göre geride olsa da Union Carbide, karbon fiberin ne kadar büyük bir potansiyeli olduğunu fark etti ve daha sonra onu mükemmel bir şekilde işleyip karbon fiberi meydana getirdi.
Karbon Fiber Nasıl Üretilir
Peki teknik açıdan bakacak olursak bu değerli madde ne tür aşamaların ardından elde edilmekte? Ana hatlarıyla 4 bölümden oluşmaktadır:
1. Oksidasyon:
İlk olarak elyaflar hava ortamında 300 0C’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:
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.
Bunca cümlenin ardından artık malzemenin özelliklerine tam olarak geçme vakti geldiğini düşünüyorum. Yukarıda görülen bisikletin ne kadar hafif olduğunu anlamak herkesçe aşikardır. Bir kız çocuğunun bile rahatlıkla kaldırabildiği bir bisiklet…
Evet karbon fiber de tam olarak bu. Hafif, kolay işlenebilen, titreşimi sönümleyici, mukavemet olarak muazzam diye nitelendirebileceğimiz çok fazla güçlü yanı olan bir alaşım örneği.
Ortalama bir çelik şaft 1350-1400 Nm aralığında burulurken, normal bir karbon fiber 4700 Nm’yi bulan bir değerde burulur.
Günümüzde neredeyse her alanda kendine yer edinmiş olan karbon fiber, artık hayatımızın olmazsa olmazlarındandır. Gökyüzünde uçan devasa araçların, karada kullanılan hız canavarı olarak adlandırılan spor arabaların, denizlerin efendileri dediğimiz gemilerin, iletişimde ve yayında hayati öneme sahip uyduların var oluşlarının yapı taşıdır karbon fiber.
Küçük bir detaya daha inecek olursak eğer, spor arabalarda yüksek hızlara çıkmak için aerodinamiği gereği, sürtünme katsayısının düşük ve buna takiben ağırlığının mümkün olduğu kadar düşük olması istenir. Eğer bir araçtan her bakımdan verim alınmak isteniyorsa (yakıt tüketim hızı, frenleme anında durma süresi gibi) karbon fiber kaplı bir gövde tam da istenen bir malzeme olacaktır. Çünkü ağır bir gövdenin durma süresiyle hafif bir gövdenin durma süresi aynı olamaz.
