Apa itu Serat Karbon dan Aplikasinya

Anda mungkin pernah mendengar tentang Serat Karbon, atau bahkan sudah menggunakannya. Di dunia saat ini, serat karbon bukan lagi material yang mahal. Mulai dari industri hingga kehidupan sehari-hari, kita dapat melihat produk serat karbon di mana-mana. Berkat sifat-sifatnya yang unggul, serat karbon terus digunakan dalam berbagai aplikasi. Hari ini, Sinofibre mengundang Anda untuk menjelajahi dunia serat karbon yang menakjubkan.

Apa itu Serat Karbon?

Serat karbon diproduksi dari prekursor seperti poliakrilonitril (PAN) dan rayon. Serat prekursor ini mengalami proses kimia, pemanasan, dan peregangan, diikuti dengan karbonisasi untuk menghasilkan serat berkekuatan tinggi. Dengan kandungan karbon melebihi 90%, serat karbon menawarkan keunggulan kinerja yang luar biasa, termasuk ketahanan suhu tinggi, kekuatan tinggi, dan ketahanan korosi.

Proses Produksi Serat Karbon

Produksi serat karbon biasanya melibatkan beberapa langkah utama:

Pemintalan: Mengubah bahan prekursor (seperti poliakrilonitril – PAN) menjadi serat.

Stabilisasi: Pemanasan serat untuk menstabilkan struktur molekul.

Karbonisasi: Memberikan serat yang distabilkan pada suhu tinggi (di atas 1000°C) dalam atmosfer inert untuk menghilangkan unsur non-karbon.

Perawatan Permukaan: Meningkatkan sifat ikatan serat.

Pengukuran: Menerapkan lapisan pelindung pada serat untuk meningkatkan penanganan dan pemrosesan.

Penenunan: Menenun serat karbon ke dalam berbagai pola (misalnya, tenun polos, tenun kepar, tenun satin, atau tenun searah) untuk menghasilkan kain serat karbon. Langkah ini sangat penting untuk aplikasi yang membutuhkan sifat kekuatan arah tertentu.

Prepreg: Mengimpregnasi kain serat karbon tenun dengan resin untuk menghasilkan material prepreg. Prepreg adalah material komposit siap pakai yang memastikan distribusi resin yang merata dan pembasahan serat yang optimal.

Bentuk Produk Serat Karbon

Karena sifat fleksibelnya yang baik, serat karbon dapat dibentuk menjadi berbagai bentuk menggunakan teknik yang berbeda, biasanya termasuk:

Lembaran Serat Karbon: Teknik Kompresi atau Autoklaf

Tabung Serat Karbon: Teknik pencetakan gulungan

Batang Serat Karbon: Teknik Pultrusi

Bagian Serat Karbon: Pemotongan dari router CNC atau teknik Kompresi

Untuk informasi lebih rinci tentang teknik ini, klik tautan terkait di atas.

Properti

Produk serat karbon memiliki banyak karakteristik, orang menyukainya karena sifat utamanya:

Kekuatan tinggi: Serat karbon lima kali lebih kuat dan dua kali lebih kaku daripada baja, namun jauh lebih ringan. Hal ini membuatnya ideal untuk aplikasi yang membutuhkan pengurangan berat dengan kekuatan tinggi.

Ringan: Kepadatan produk serat karbon Sinofibre adalah 1,6 -1,8 g/cm³, jauh lebih ringan daripada logam seperti aluminium (2,7 g/cm³), tembaga (8,9 g/cm³), dan baja (7,8 g/cm³). Pengurangan bobotnya berarti penghematan bahan bakar dan peningkatan kinerja.

Kekuatan Tarik Super Tinggi: Serat karbon menunjukkan kekuatan tarik biasanya dalam kisaran 3.500 hingga 6.000 MPa (Berdasarkan mutu T300 – T800), jauh lebih tinggi daripada aluminium (400-550 MPa), tembaga (210 MPa), dan baja (500-1.200 MPa).

Kekakuan Tinggi: Modulus elastisitas serat karbon sekitar 240 GPa, lebih tinggi dari aluminium (69 GPa), tembaga (110-128 GPa), dan sebanding dengan baja (200 GPa), membuatnya sangat kaku dan tahan terhadap deformasi.

Ketahanan Termal: Serat karbon dapat menahan suhu di atas 1.000°C tanpa kehilangan kekuatannya, tidak seperti logam yang dapat melemah atau meleleh pada suhu tinggi.

Ketahanan Kimia: Tahan terhadap korosi dan serangan kimia, tidak seperti logam yang dapat terkorosi saat terkena kelembaban dan bahan kimia.

Ketahanan terhadap Kelelahan: Serat karbon menunjukkan ketahanan terhadap kelelahan yang sangat baik, mempertahankan sifat mekanisnya dalam kondisi pembebanan siklik lebih baik daripada banyak logam.

Ekspansi Termal Rendah: Memiliki koefisien ekspansi termal yang sangat rendah, artinya tidak memuai atau menyusut secara signifikan akibat perubahan suhu, sehingga menjamin kestabilan dimensi.

Perbandingan dengan Bahan Lain

Milik	Serat Karbon	Baja	Aluminium	Tembaga	Titanium
Kepadatan (g/cm³)	1.6	7.8	2.7	8.9	4.5
Kekuatan Tarik (MPa)	3,500 – 6,000	500 – 1,200	400 – 550	210	900 – 1,200
Modulus Elastisitas (GPa)	240	200	69	110-128	110
Konduktivitas Termal (W/mK)	5-10	50	235	400	22
Ketahanan Korosi	Bagus sekali	Miskin	Bagus	Miskin	Bagus sekali
Ketahanan Kelelahan	Bagus sekali	Bagus	Bagus	Adil	Bagus sekali

Aplikasi Produk Serat Karbon

Seperti yang kami sebutkan di awal, harga serat karbon jauh lebih rendah daripada sebelumnya, sehingga telah digunakan dalam lebih banyak aplikasi:

UAV / Drone

Sebagian besar UAV atau Drone terbuat dari pelat dan tabung serat karbon karena memiliki sifat ringan, kekuatan tinggi, meningkatkan kinerja dan efisiensi penerbangan, hingga mendapatkan masa pakai baterai yang lebih tinggi.

Barang Olahraga

Karena ringan dan tahan lama dapat meningkatkan kinerja peralatan, semakin banyak peralatan yang terbuat dari serat karbon, seperti Sepeda, Raket Tenis, Tongkat Golf, Joran Pancing dan Dayung, dll.

Mobil

Itu juga karena bobotnya yang ringan dan kekuatannya yang tinggi, berkontribusi terhadap efisiensi bahan bakar dan kinerja yang lebih baik.

Industri Dirgantara

Dalam dunia kedirgantaraan, serat karbon sangat penting untuk mengurangi bobot pesawat dan wahana antariksa, sehingga meningkatkan efisiensi bahan bakar dan kinerja. Komponen seperti badan pesawat, sayap, dan struktur satelit mendapatkan manfaat dari sifatnya yang ringan dan berkekuatan tinggi. Namun, mutunya jauh lebih tinggi daripada serat karbon standar. Jika Anda ingin tahu lebih banyak tentang mutu serat karbon, silakan lihat postingan saya.<What is T300, T700 and T800 Carbon Fiber>

Bidang Medis

Dalam bidang medis, serat karbon digunakan dalam prostetik, perangkat ortotik, dan peralatan pencitraan medis karena kekuatannya, bobotnya yang ringan, dan radiolusensinya (transparansi terhadap sinar-X).

Energi Angin

Bilah turbin angin yang terbuat dari serat karbon lebih efisien dan tahan lama daripada bilah turbin tradisional seperti Fiberglass, sehingga menghasilkan penangkapan energi yang lebih baik dan mengurangi biaya perawatan.

Masa Depan Serat Karbon

Dengan terobosan teknologi yang mengurangi biaya produksi dan bahan baku, serat karbon menjadi lebih mudah diakses dan terjangkau. Semakin banyak material akan beralih ke produk serat karbon berkekuatan tinggi, yang akan memperluas aplikasi dan aksesibilitasnya.

Kesimpulan

Serat karbon adalah material baru yang luar biasa dengan sifat-sifat unik dan beragam aplikasi. Serat karbon semakin populer terutama karena ringan, fleksibel, dan memiliki kekuatan tarik tinggi yang unggul, sehingga dapat menghemat energi dan meningkatkan sifat-sifatnya. Seiring kemajuan teknologi, serat karbon niscaya akan menjadi material yang sangat beragam di masa depan.