คาร์บอนไฟเบอร์คือเส้นใยที่ประกอบด้วยอะตอมของคาร์บอนอย่างน้อย 90% ซึ่งจัดเรียงตัวในโครงสร้างผลึกที่มีระเบียบ โครงสร้างนี้ทำให้คาร์บอนไฟเบอร์มีความแข็งแรงและความแข็งแกร่งสูง แต่ยังคงมีน้ำหนักเบา เส้นใยเหล่านี้มักจะถูกรวมเข้ากับวัสดุเมทริกซ์ เช่น เรซิน เพื่อสร้างวัสดุคอมโพสิตที่มีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม​

กระบวนการผลิตคาร์บอนไฟเบอร์

การผลิตคาร์บอนไฟเบอร์เริ่มต้นด้วยวัตถุดิบหลักที่เรียกว่า "สารตั้งต้น" (Precursor) ซึ่งส่วนใหญ่มาจากโพลีอะคริโลไนไทรล์ (Polyacrylonitrile: PAN) กระบวนการผลิตประกอบด้วยขั้นตอนหลักดังนี้:​

1. การปั่นเส้นใย (Spinning): โพลีเมอร์ PAN จะถูกละลายในตัวทำละลายและปั่นเป็นเส้นใยผ่านรูเล็กๆ จากนั้นเส้นใยจะถูกยืดออกเพื่อเตรียมสำหรับขั้นตอนถัดไป​

    

2. การทำให้เสถียร (Stabilization): เส้นใยจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิประมาณ 200-300 องศาเซลเซียสในบรรยากาศที่มีออกซิเจน เพื่อปรับโครงสร้างโมเลกุลให้เสถียรและเตรียมพร้อมสำหรับการทำให้เป็นคาร์บอน​

    

3. การทำให้เป็นคาร์บอน (Carbonization): เส้นใยที่เสถียรแล้วจะถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิสูงระหว่าง 1,000-3,000 องศาเซลเซียสในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจน เพื่อกำจัดองค์ประกอบที่ไม่ใช่คาร์บอนและสร้างโครงสร้างผลึกคาร์บอนที่มีระเบียบ​

    

4. การปรับปรุงพื้นผิว (Surface Treatment): เส้นใยคาร์บอนจะถูกปรับปรุงพื้นผิวเพื่อเพิ่มความสามารถในการยึดเกาะกับเมทริกซ์ เช่น เรซิน ในขั้นตอนนี้อาจมีการเคลือบสารเคมีหรือทำให้พื้นผิวหยาบขึ้น​

    

กระบวนการเหล่านี้ทำให้ได้คาร์บอนไฟเบอร์ที่มีคุณสมบัติทางกลและทางกายภาพที่ยอดเยี่ยม​