کربن، یکی از پروژه های شکست خورده ادیسون بود. الیاف کربن رسانای الکتریکی بود. همچنین تحمل حرارت بسیار بالایی داشت و نور و گرما تولید میکرد ولی نور بسیار کمی تولید میکرد و قیمت بالایی داشت.برای همین تبدبل به یکی از پروژه های شکست خورده توماس ادیسون شد. ولی او ناامید نشد به به راه خود ادامه داد.

 الیاف کربن نخستین بار در سال ۱۸۷۹ میلادی زمانی که ادیسون از این ماده به عنوان رشته پر مقاومت در ایجاد روشنایی الکتریکی استفاده کرد، پای به عرصه علم گذاشت.

در آغاز دهه ۱۹۶۰ بود که تولید موفق تجاری الیاف کربن، با اهداف نظامی و برای کاربرد در هواپیمای جنگی آغاز شد. در حقیقت اولین کاربرد الیاف کربن در صنایع نظامی بود.

آمریکا نزدیک به ۶۰ درصد تولید جهانی این الیاف را به مصرف می‌رساند. در حالی که ژاپن تلاش می‌کند به میزان مصرفی برابر با ۵۰ درصد تولیدات جهانی این محصول دست یابد.

ژاپن به واسطه شرکت صنعتی توری، خود بزرگ‌ترین تولیدکننده الیاف کربن در جهان است. هم‌چنین عمده‌ترین تولیدکننده الیاف کربن با استفاده از پیش‌زمینه قیر، ژاپن است.

اما الیاف کربن چیست؟
الیاف کربن رشته الیافی است که از حرارت دادن مواد آلی (ریون) که قسمت عمده ی آن کربن می باشد که با قرار دادن در محیط گازهای بی اثر بدست می اید. الیاف کربنی مواد مختلفی از جمله پلی اکریل نیتریل و قیر و … بدست می آید.
الیاف کربنی مشکی رنگ، غیر حلال در آب و بدون بو هستند. مقاومت بالایی در برابر اسید ها و باز ها و حلال های آلی دارند. الیاف کربن به شکل رول هایی به عرض ۵/۰ و طول ۱۰۰متر عرضه میشود. این الیاف به صورت یک جهته که در آن فیبر های کربن موازی با راستای صفر و دو جهته که در آن فیبر های کربنی در دو جهت صفر و نود برهم عمودند. الیاف کربن در زمینه‌های متعددی مانند تقویت، مقاوم سازی و تعمیر سازه‌ها، صنایع دفاعی، صنعت خودرو و بسیاری از صنایع مهم دیگر کاربرد دارد. الیافی که در ساخت کامپوزیت کربنی بکار می روند CFRP ها معمولا توسط عناصری به نام رزین‌های اپوکسی به اعضا و المان‌ها متصل شده و می‌توانند ظرفیت بارگذاری و مقاومت برشی و خمشی عناصر مختلف در سازه را افزایش دهند.

الیاف کربن (CFRP) چیست؟ فیبر کربن به الیافی گفته می‌شود که دست کم دارای ۹۰ درصد کربن هستند و از پیرولیز کنترل شده الیافی ویژه به دست می‌آیند. اصطلاح الیاف گرافیتی در مورد الیافی به کار می‌رود که کربن آن‌ها بیش از ۹۹ درصد باشد .

انواع گوناگونی از الیاف به‌عنوان پیش‌زمینه تولید فیبر کربن وجود دارد که دارای ویژگی‌های انحصاری هستند. پرمصرف‌ترین الیاف پیش‌زمینه عبارتند از : الیاف پلی اکریلونیتریل ، الیاف سلولزی (مانند ریون ویسکوز و پنبه) ، قیر حاصل از قطران ذغال سنگ و نوع ویژه‌ای از الیاف فنلیک .

الیاف کربن (CFRP) از طریق پیرولیز پیش‌زمینه آلی که به شکل الیاف هستند، ساخته می‌شود. انجام عملیات حرارتی موجب حذف عناصری مانند اکسیژن، نیتروژن و هیدروژن و باقی ماندن کربن به شکل الیاف می‌شود. در پژوهش‌هایی که بر روی الیاف کربن انجام‌شده مشخص گردیده که ویژگی مکانیکی فیبر کربن با افزایش درجه تبلور و میزان جهت‌گیری الیاف پیش‌زمینه و کاهش نواقص موجود در آن بهبود می‌یابد. بهترین راه برای دست‌یابی به الیاف کربن با ویژگی‌های مناسب، استفاده از الیاف پیش‌زمینه با بیشترین مقدار جهت‌گیری و حفظ آن در طی فرآیندهای پایدارسازی و کربنیزاسیون از طریق اعمال کشش در طول فرآیند است.

آشنایی با پارچه کربن: خواص، ویژگی ها و کاربرد های آن
کامپوزیت های پلیمری تقویت شده با الیاف کربن، موادی فوق العاده مستحکم و بسیار با دوام هستند و به صورت خارجی برای تقویت سازه های بتنی استفاده می شوند. ترمیم و تقویت سازه با استفاده از این نوع تقویت کننده، به هیچ گونه تخریب و یا تعویض ساختاری در سازه های موجود مانند جایگزینی تیرهای بتنی، دال های معلق و ستون های سازه ای، نیازی ندارد. این روش، یک روش کاملا مقرون به صرفه برای تقویت سازه هایی است که دارای بارهای اضافی هستند و یا طراحی نامناسبی دارند.

تقویت کننده های الیاف فیبر کربن، یک پارچه بافته شده کربنی در ماتریس رزین پلیمری هستند که خواص و ویژگی آن ها، به نوع و ساختار ماتریس و همچنین به نسبت پلیمر به الیاف در آن ها بستگی دارد. این نوع تقویت کننده ها نسبت استحکام به وزن بسیار بالایی دارند.

مزایای الیاف کربن:
1-نسبت بسیار زیاد استحکام به وزن – مقاومت کششی بالا
2-وزن کم
3-استحکام مناسب در برابر خستگی
4-ضریب انبساط گرمایی کم فیبرکربن که باعث ثابت ماندن طول فیبر کربن در دماهای مختلف می‌شود.
5-قابلیت بافت و تولید پارچه
6-مقاومت بالا در برابر خوردگی
7-غیر قابل انفجار بودن
8-ضریب الاستیک بالاتر نسبت به الیاف شیشه

خواص های الیاف کربن:
الیاف کربنی معمولاً خواص بسیار زیادی دارند که هرکدامشان مناسب برای استفاده در صنعتی خاص هستند. از همین رو دسته‌بندی‌های این کاربردها بر مبنای همین خواص صورت می‌گیرند. این خواص عبارت‌اند از:

خواص الکتریکی

خواص الکترونیکی الیاف کربن خودشان به‌تنهایی به سه جز خاص تقسیم می‌شوند:

رژیم دمایی

• حرارتی که در طول مراحل تشکیل الیاف به آن وارد می‌شود.
• کشش آرایش دهنده
• شکل الیاف در طول مراحل تشکیل و کربنیزاسیون

المان‌های شیمیایی

اضافه شدن المان‌های شیمیایی به ساختار مواد خام اولیه یا الیاف کربن.

 مقاومت الکتریکی الیاف کربن به دمای کربنیزاسیون بستگی دارد، این یعنی:

• اگر دمای کربنیزاسیون در محدوده ۸۰۰–۳۰۰ درجه سانتی‌گراد باشد، کاهش سریع مقاومت الکتریکی مشاهده می‌شود.
• اگر دمای کربنیزاسیون ۹۰۰–۸۰۰ درجه سانتی گراد باشد، این کاهش کندتر می‌شود.
• فرایند کربنیزاسیون در دماهای بالاتر از ۹۰۰ درجه سانتی‌گراد با تغییرات ناچیز مقاومت الکتریکی همراه است.

کاربردهای الیاف کربن:

در ساختمان: الیاف کربنی به بخشی بسیار مهم از صنایع ساخت‌وساز ساختمانی تبدیل ‌شده‌اند و فواید بسیاری هم دارند. برخی از این استفاده‌ها شامل موارد زیر می‌شوند:

«مقاوم‌سازی ساختمان و تقویت سازه‌ها با الیاف کربن، ساخت صفحات، ورق‌ها و لمینیت کربن، الیاف تقویت‌کننده بتن‌های مقاومت بالا، ساخت دیوارهایی با مقاومت بالا و سبک کربنی، ساخت سازه‌های پس کششی و پیش‌تنیده کربنی در سازه‌های بتنی، استفاده در جداره داخلی تونل‌ها»

در صنعت خودرو سازی: در صنایع خودرو و به‌خصوص خودروهای مسابقه‌ای که حالت لوکس دارند هم قطعات کربنی مثل سپر و اسپویلر طرفداران زیادی پیدا کرده‌اند و حتی برخی خودروهای چند صد هزار دلاری با بدنه‌ای که بیشتر بخش‌هایش از فیبر کربن است، عرضه می‌شوند.
در صنعت خودرو همیشه می‌توان یک نقطه مهم از پیشرفت در استفاده از الیاف کربنی پیدا کرد. برخی از این نقاط عبارت‌اند از:
«مخازن سوخت کربنی خودروها، ساخت سپرهای کربنی خودروها، شفت‌های انتقال نیرو، قطعات موتور، کمک‌فنر، ملحقات چرخ و جعبه ‌فرمان، لنت ترمز، بدنه ماشین مسابقه، بدنه کشتی‌ها، فنرهای لول و…»

 در صنایع هوافضا و هواپیماسازی:

صنایع هوافضا دقیقاً همان قسمتی از پیشرفت استفاده از فیبر کربن است که بدون آن هیچ فرایندی تکمیل نخواهد شد. علت اهمیت استفاده از این الیاف در صنعت هوافضا، حساسیت بالای فرایندهای تولید و ساخت محصولات این صنعت است.
مواد کامپوزیت سبک وزن FRP به کاهش قابل توجه هزینه های سوخت  هواپیما کمک می کند. آیرودینامیک بهبود یافته نیز در این امر نقش دارد. علاوه بر این، هواپیماهای فیبر کربنی در طول سال ها به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارند. در حالی که کامپوزیت های FRP ممکن است در ابتدا گران تر از فولاد و آلومینیوم باشند، اما هزینه هایی که برای تعمیر و نگهداری کنترل و صرفه جویی شده الیاف FRP را به گزینه ای جذاب تر و کاراتر تبدیل می کند.
از همین رو، موارد زیر بدون حضور فیبر کربن هیچ‌گاه به‌بهترین کیفیت خود نخواهند رسید:

«اجزای سازه‌ای ماهواره‌ها، سازه‌های داخلی هواپیماهای مسافرین اعم از پنل صندلی‌های کربنی، میزهای کربنی و سایر پوشش‌های کربنی، نوک هواپیماهای مافوق صوت، قطعات حساس موتور هواپیماها و …»

 در صنایع پزشکی:

ساخت اجزای تجهیزات پزشکی کربنی، صندلی چرخ‌دار کربنی، استخوان مصنوعی و انواع اجزای مصنوعی بدن و …تنها بخشی از کاربردهای این الیاف در صنایع پزشکی هستند.

 در تولید انرژی:

ساخت پره توربین‌های کربنی و آسیاب‌های بادی جهت تولید برق از انرژی باد، ساخت و تولید باتری‌های سوختی و…

به طور کلی جلیقه های ضد گلوله و کلاهخود سربازان، بدنه پهپادها و انواع هواپیماهای جنگی و مسافربری، ناوشکن ها و زره تانک ها از جمله بخش هایی به حساب می آید که در آنها می توان از الیاف کربن استفاده کرد.

تفاوت الیاف کربن با فولاد

الیاف کربن بسیار قوی تر و بادوام تر از فولاد است. در حالی که فولاد محکم و سفت است، بسیار سنگین است، حساس به زنگ زدگی است، و انعطاف پذیری کامپوزیت های FRP را ندارد.

مواد کامپوزیت FRP تنها در هواپیماهای شخصی استفاده نمی شود. اگر به بسیاری از هواپیماهای تجاری مانند بوئینگ و ایرباس نگاه کنید، استفاده بیشتر از فیبر کربن را مشاهده خواهید کرد. به طور خاص، بوئینگ 787 دریم لاینر و ایرباس A350 XWB از کامپوزیت های FRP ساخته شده اند.

این ویژگی‌ها به کمک فناوری پالتروژن فراهم شده است که برای فولاد امکان‌پذیر نیست.

تفاوت الیاف کربن با آلومینیوم

اگر فولاد خیلی سنگین باشد و به راحتی دچار خوردگی و زنگ‌زدگی شود، در مورد آلومینیوم چطور؟ در حالی که مسلماً آلومینیوم برای استفاده در بدنه هواپیما بسیار بهتر از فولاد است، اما هنوز با کامپوزیت های FRP قابل مقایسه نیست. آلومینیوم مقاوم در برابر زنگ زدگی و سبک وزن است، اما فیبر کربن حتی سبک تر است غیر رسانا است و مقاوم در برابر حرارت می باشد. مواد کامپوزیتی FRP می توانند در برابر حرارت شدید بدون به خطر انداختن یکپارچگی ساختار مقاومت کنند در صورتی که فلز آلومینیوم این گونه نیست.

فهرست پارامترهایی که کامپوزیت FRP در برابر آنها مقاوم هستند، بسیار طولانی است که دربرگیرنده: مقاومت در برابر ضربه، حشرات، قرار گرفتن در معرض آفتاب، رطوبت، گرما، برق، خوردگی، زنگ زدگی، باد و موارد دیگر است.