Fakta, Sifat dan Penggunaan dari Serat Karbon
Serat karbon lima kali lebih kuat dari baja. Beratnya ringan, dan sangat mudah ditempa. Serat karbon terdiri dari untaian tipis karbon, lebih tipis dari rambut manusia. Helai ini dapat ditenun menjadi bentuk apa saja dan selanjutnya diperkuat dengan menggunakan resin plastik.
Serat karbon digunakan dalam pembuatan banyak produk. Amerika Serikat, Jepang, dan Eropa Barat memproduksi serat karbon dalam skala besar.
Bahan yang digunakan untuk membuat serat karbon disebut prekursor. Mereka adalah polimer organik yang terdiri dari serangkaian molekul panjang yang terikat oleh atom karbon.
Prekursor yang digunakan untuk pembuatan serat karbon dapat berupa polyacrylonitrile (PAN), rayon atau ter minyak bumi. Sekitar 90% serat karbon terbuat dari PAN, dan sepuluh persen sisanya terbuat dari rayon atau ter minyak bumi.
Pembuatan serat karbon sebagian kimiawi dan sebagian mekanis.
Karbonisasi
Bahan yang digunakan untuk membuat serat karbon ditarik ke dalam untaian panjang dan kemudian dipanaskan tanpa mengenakan bahan dengan oksigen. Ketika material tidak terpapar oksigen, ia tidak terbakar tetapi bergetar dengan intensitas tinggi dan menghilangkan semua atom non-karbon. Pada tahap ini, serat tersusun dari rantai atom karbon yang padat.
Oksidasi
Setelah karbonisasi, permukaan dioksidasi untuk meningkatkan sifat ikatan permukaan sehingga secara kimia dapat mengikat dengan baik dengan bahan pelapis apa pun. Oksidasi melibatkan merendam serat dalam gas atau cairan.
Gas yang digunakan untuk oksidasi adalah udara, karbon dioksida atau ozon. Cairan yang digunakan untuk oksidasi adalah natrium hipoklorit atau asam nitrat.
Langkah selanjutnya setelah perlakuan permukaan adalah perekatan. Serat karbon dilapisi untuk memperkuat dan melindungi serat dari kerusakan. Resin epoksi, poliester, nilon, uretan adalah beberapa bahan yang digunakan untuk melapisi serat karbon. Serat yang dilapisi digulung ke silinder besar yang disebut bobbin. Kumparan ini dimuat ke mesin pemintalan yang menenun serat menjadi benang dengan berbagai ukuran.
Evolusi Serat Karbon
Thomas Edison menggunakan filamen serat karbon untuk percobaannya dengan bola lampu pada tahun 1879. Dia menciptakan serat karbon dengan memanaskan bambu. Serat karbon ini tahan terhadap api sehingga membuatnya ideal untuk eksperimen bohlamnya.
Pada tahun 1958, Roger Bacon membuat serat karbon dari bahan rayon tetapi serat karbon yang dibuatnya dengan rayon tidak terlalu kuat.
Royal Aircraft Establishment di Farmborough, Hampshire, UK mengembangkan serat karbon yang sangat kuat. Rolls Royce menggunakan ini saat membuat mesin pesawat mereka.
Saat ini serat karbon terbuat dari PAN (ployacrylonitrile), rayon atau ter minyak bumi.
Penggunaan Serat Karbon
Kempa serat karbon digunakan untuk menyimpan ribuan megawatt energi yang dihasilkan oleh turbin angin dan panel surya. Energi yang tersimpan ini dapat digunakan di masa depan kapan pun ada kekurangan daya.
Serat karbon digunakan dalam pembuatan barang-barang olahraga seperti poros golf, raket, ski, papan seluncur salju, tongkat hoki, pancing dan sepeda. Sifat serat karbon yang ringan dan kuat membuatnya menjadi bahan yang ideal untuk membuat produk olahraga yang ringan dan tahan lama.
Kain serat karbon digunakan untuk memperkuat beton, baja, batu, kayu, dll. Ini juga dapat diterapkan pada dinding, pipa untuk memperkuat.
Turbin angin yang terbuat dari serat karbon lebih ringan, lebih kuat dan sangat efisien. Efisiensi turbin angin sangat tergantung pada ringannya sudu turbin.
Serat karbon digunakan dalam pembuatan mobil balap karena bobot dan kekuatannya yang ringan. BMW telah menggunakan serat karbon dalam produksi model mobil listrik i3 dan i8.
Di bidang kedokteran, serat karbon digunakan dalam pembuatan peralatan x-ray, peralatan bedah, bagian badan buatan, dan implan.
Serat Karbon dalam pesawat
Serat karbon digunakan untuk membuat bagian-bagian pesawat. Bahan bakar yang digunakan oleh pesawat jauh lebih sedikit ketika berat pesawat berkurang. Serat karbon yang ringan namun tahan lama membantu mengurangi bobot keseluruhan pesawat.
Boeing dan perusahaan Airbus telah menggunakan serat karbon untuk membangun pesawat mereka. Boeing 787 Dreamliner memiliki bagian yang terbuat dari serat karbon yang diperkuat.