Bahan serat karbon semakin popular kerana pelbagai aplikasi mereka dalam aeroangkasa, automotif, pengangkutan kereta api, peranti perubatan mewah dan peralatan sukan. Ciri-ciri kekuatan tinggi telah membawa harapan baru untuk pembangunan di banyak industri. Serat karbon boleh dikategorikan ke dalam jenis berasaskan petroleum dan berasaskan bio. Pada masa ini, serat karbon berasaskan petroleum mempunyai prestasi yang lebih baik dan jumlah pengeluaran yang lebih tinggi daripada serat karbon berasaskan bio, tetapi yang terakhir masih mempunyai potensi yang besar.
Serat karbon berasaskan petroleum menguasai pasaran
Produk serat karbon berasaskan petroleum kini menjadi pemimpin pasaran. Ini termasuk polyacrylonitrile (PAN) - berasaskan, berasaskan dan gentian karbon berasaskan viscose. Serat karbon berasaskan pan menyumbang lebih daripada 90%daripada jumlah pengeluaran serat karbon, gentian berasaskan padang menyumbang kira-kira 7%, dan gentian berasaskan viscose menyumbang kira-kira 1%. Perbezaan ini disebabkan oleh perbezaan prestasi dan kesukaran pemprosesan. Serat karbon berasaskan pan adalah produk yang dominan di pasaran dan asas kedudukan pasaran serat karbon berasaskan petroleum.
Serat karbon adalah filamen nipis yang menakjubkan yang diperbuat daripada kristal karbon hampir tulen dengan diameter mikrometer 5 - 10. Ia mempunyai lima kali kekuatan mekanikal dan dua kali kekerasan keluli. Serat karbon pada asalnya dibuat daripada bahan berasaskan tumbuhan seperti selulosa dan rayon, tetapi kemudian digantikan oleh produk berasaskan petroleum kerana kos yang lebih rendah dan prestasi yang lebih baik.
Untuk membuat serat karbon, petroleum pertama diproses menjadi kuali yang sangat toksik. Ia ditarik ke dalam filamen halus dan kemudian dipanaskan dalam relau bebas oksigen. Walau bagaimanapun, proses pengeluaran ini menggunakan tenaga yang besar dan menghasilkan banyak pelepasan dan toksin. Tidak seperti pada masa lalu apabila kos adalah kebimbangan utama, kemampanan kini lebih kritikal dan petroleum tidak lagi murah.
Mengapa membangunkan serat karbon berasaskan bio?
Berbanding dengan serat berasaskan pan, serat karbon berasaskan bio mempunyai prestasi pertengahan hingga rendah. Jadi mengapa membangunkannya? Ini memerlukan pemahaman kelemahan serat karbon berasaskan petroleum.
Pengeluaran serat karbon berasaskan petroleum adalah tenaga yang intensif, menghasilkan bahan yang berbahaya, dan membahayakan alam sekitar. Di samping itu, produk serat karbon sukar dikitar semula, mengakibatkan kos pengeluaran yang tinggi dan kesukaran selepas pemprosesan. Untuk mengurangkan kos pengeluaran dan pergantungan terhadap bahan mentah fosil, penyelidikan mengenai prekursor serat karbon berasaskan bio mendapat perhatian. Sebagai contoh, gula lignin, gliserin dan lignoselulosa sedang diterokai sebagai bahan mentah alternatif.
Perlindungan alam sekitar adalah isu global yang mendesak dan konsensus di kalangan semua negara. Walaupun bahan serat karbon mempunyai kelebihan yang jelas, mereka tidak mesra alam. Oleh itu, saintis mencari penyelesaian, dan "neutral karbon" telah menjadi daya penggerak untuk pembangunan serat karbon berasaskan bio. Serat karbon berasaskan petroleum tidak dapat menggantikan serat karbon berasaskan bio, dan pada masa akan datang, kedua-dua jenis akan berkembang selari. Kuncinya ialah arah mana yang akan menyaksikan kejayaan dan pencapaian yang lebih besar.
