Bagaimana Membuat Serat Karbon?

Bahan Pembuatan Serat Karbon

Serat karbon terbuat dari polimer organik. Dan terdiri dari untaian panjang molekul yang disatukan oleh atom karbon. Sebagian besar serat karbon(sekitar 90%) dibuat dari proses poliakrilonitril (PAN). Sejumlah kecil (sekitar 10%) dibuat dari proses pitch petroleum. Untuk menciptakan efek dan kualitas serat karbon spesifik membutuhkan berbagai macam bahan gas, cairan, dan bahan lainnya.

Produsen serat karbon melakukan produksi dengan memakai formula dan kombinasi bahan mentah. Secara umum, mereka memperlakukan menggunakan formulasi spesifik ini sebagai stragegi dagang. Serat karbon kelas tertinggi dengan modulus paling efisien (konstanta atau koefisien yang digunakan untuk menyatakan suatu zat memiliki sifat tertentu, seperti elastisitas). Salah satu industri yang menerapkan adalah industri dirgantara.

Pembuatan serat karbon melewati proses mekanis dan kimia terlebih dahulu. " Prekursor" adalah bahan mentah yang nanti akan ditarik dan dibuat menjadi untaian panjang lalu dipanaskan dala ruangan tanpa oksigen " anaerobik " . Suhu panas yang tinggi ini yang membuat atom dari serat bergetar sehingga membuat hampir semua atom non karbon keluar. Inilah yang disebut proses karbonisasi.

Pembuatan Serat Karbon

Pembuatan serat karbon melewati proses mekanis dan kimia terlebih dahulu. " Prekursor" adalah bahan mentah yang nanti akan ditarik dan dibuat menjadi untaian panjang lalu dipanaskan dalam ruangan tanpa oksigen " anaerobik " . Suhu panas yang tinggi ini yang membuat atom dari serat bergetar sehingga membuat hampir semua atom non karbon keluar. Inilah yang disebut proses karbonisasi.

Nantinya serat sisa yang terdiri dari rantai karbon yang panjang dan saling terkait sangat erat, serat-serat ini akan dibentuk menjadi kain dalam proses tenun digabungkan dengan bahan lain kemudia dikumpulkan untuk dicetak atau dibentuk menjadi bahan yang dipesan.

Tahapan Pembuatan Serat Karbon

1. Pemintalan : Pemintalan penting karena struktur atom internal serat terbentuk selama proses ini.
2. Menstabilkan : Sebelum serat dikarbonisasi, ia harus diubah secara kimia untuk mengubah ikatan atom linier menjadi ikatan tangga yang lebih stabil secara termal.
3. Karbonisasi : Ketika atom-atom non-karbon dikeluarkan, sisa atom karbon membentuk kristal karbon terikat erat yang sejajar dengan sumbu panjang serat.
4. Mengobati Permukaan : Setelah carbonizing, serat punya permukaan yang tak terikat secara baik dengan epoxies dan bahan lain yang digunakan dalam material komposit. Untuk memberi sifat ikatan yang baik, permukaannya harus sedikit teroksidasi dengan penambahan atom oksigen.
5. Perekatan : Setelah perawatan permukaan, serat dilapisi untuk melindungi mereka dari kerusakan saat berkelok-kelok atau menenun. Proses ini disebut ukuran. Tujuan pemilihan bahan pelapis agar kompatibel dengan perekat yang digunakan untuk membentuk material komposit.

Dari serat karbon, setiap untai serat karbon berdiameter lima hingga 10 mikron. Satu mikron (um) adalah 0,000039 inci. Seutas sutera jaring laba-laba biasanya berukuran antara 308 mikron. Serat karbon dua kali lebih kaku dari baja dan lima kali kebih kuat dari baja/per unit berat. Serat karbon juga sangat tahan bahan kimia dan memiliki tolelransi suhu tinggi dan ekspansi termal rendah. 

Kepadatan serat karbon terbilang rendah endah, namun terdahap rasio berat kekuatannya sangat tinggi. Sehingga material ini jadi favorit dalam dunia otomotif, supercar, terutama dunia balap, karena sifatnya yang ringan. Selain itu juga sifat kelelahanya yang jauh mengungguli material logam, maka komponen yang terbuat dari material komposit yang satu ini tidak akan mudah aus bahkan ketika terus-menerus di bawah tekanan.

sumber: greelane, id.t-composites.nt, mobilmo.com