Borová vlákna

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

Krystaly boraxu, jedné z borových sloučenin

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]