Borová vlákna

Krystaly boraxu, jedné z borových sloučenin

Borová vlákna jsou amorfní materiál získaný nanášením plynného boru na tenká vlákna z wolframu nebo uhlíku.[1]

Výroba vláken

Průmyslově se borová vlákna začala vyrábět v 60. letech 20. století (obchodní značka Borsic).[2] K výrobě lze využít chemickou depozici z plynné fáze (CVD, Chemical Vapor Deposition). Používá se vertikálně uložený reaktor, do jeho horní části se přivádí chlorid boritý a vodík, jejich reakcí při teplotě cca 1300 °C vzniká plynný bor a chlorovodík.

2 BCl3(g) + 3 H2(g) → 2 B(s) + 6 HCl(g)

Bor pak kondenzuje na wolframovém drátu o průměru kolem 12 µm a tak vzniká monofil s tloušťkou 76-142 µm (nejméně pětinásobek tloušťky vlněného vlákna). Namísto wolframu se později začal používat lehčí a levnější uhlík (vyrobený ze smoly). Na povrchu drátu se z boru vytváří jemná krystalická struktura, která zaručuje dobrou přilnavost (např. matrice kompozitu k vláknu).[3]

Vlastnosti vláken

  • Pevnost v tlaku >6,0 GPa[4]
  • Pevnost v tahu 4,00 GPa
  • Modul pružnosti 428 GPa
  • Hustota 2,61 g/cm³

Použití

Borová vlákna se zařazují do skupiny výrobků s vysokoteplotní aplikací (stejně jako např. karbid křemíku, SiC). Dosud se používají výhradně ve formě filamentu na výrobu prepregů, buďto paralelně ložené[5] nebo tkané.[6]

Z prepregů se pak vyrábí součásti extrémně namáhané tlakem v letectví, vojenské technice a případně u sportovního nářadí.[7] Jedna z překážek pro širší použití borových vláken je velmi vysoká cena: Např. prepreg se 40 filamenty na cm stojí 660 USD/kg a s 80/cm stojí 1200 USD/kg. Známé jsou také tzv. hybridní prepregy ze směsi boru a uhlíku.[8]

Odkazy

Reference

  1. ↑ Vlákna pro kompozity [online]. [cit. 2023-10-02]. S. 51–52. Dostupné v archivu pořízeném z originálu. 
  2. ↑ VELTRI, R.; GALASSO, F. Tensile Strength of Boron Filament coated with Silicon Carbide and of Uncoated Boron Filament at Elevated Temperatures. Nature. 1968-11, roč. 220, čís. 5169, s. 781–782. Dostupné online [cit. 2023-10-02]. ISSN 0028-0836. DOI 10.1038/220781b0. (anglicky) 
  3. ↑ BORON FIBER PRODUCTS And APPLICATIONS [online]. [cit. 2023-10-02]. Dostupné v archivu pořízeném z originálu. 
  4. ↑ Boron Fiber Pricing by Linear Foot and Weight with Pricing Tiers. Specialty Materials [online]. [cit. 2023-10-02]. Dostupné online. (anglicky) 
  5. ↑ Pásy z epoxidovaných filamentů (anglicky): http://www.specmaterials.com/boronprepregtape.htm Archivováno 18. 11. 2009 na Wayback Machine.
  6. ↑ Tkanina s 80 borovými filamenty na cm v útku a s 2 polyesterovými nitěmi/cm v osnově (anglicky): http://www.specmaterials.com/drywovenboronfabric.htm Archivováno 23. 1. 2010 na Wayback Machine.
  7. ↑ Fiber types. www.angelfire.com [online]. [cit. 2023-10-03]. Dostupné online. 
  8. ↑ Hybridní prepregy (anglicky): http://www.specmaterials.com/hyborprepregtape.htm Archivováno 30. 10. 2009 na Wayback Machine.

Literatura

  • P.T.Peters: Handbook of Composites, Chapman & Hall 1998, ISBN 0-412-54020-7

Související články

Média použitá na této stránce

Borax crystals.jpg
Borax crystals from Kramer, California, USA. Photograph taken at the Natural History Museum, London.