الیاف کربن… یک پلیمر شگفت انگیز… محکمتر از فولاد، و بسیار سبکتر از آن… اما چگونه میتوان آن را تولید کرد؟ روش تهیهی آن، چیزی شبیه این است: ما با پلیمر دیگری به نام پلیآکریلونیتریل شروع میکنیم و این پلیمر را حرارت میدهیم. دقیقاً نمیدانیم با حرارت دادن چه اتفاقی میافتد، ولی احتمالاً هنگامی که پلی آکریلونیتریل را حرارت می دهیم، گرما سبب میشود تا واحدهای تکرارشوندهی سیانو حلقههایی به صورت زیر تشکیل دهند.
پس از این مرحله دوباره آن را حرارت میدهیم. این بار حرارت را بیشتر میکنیم و این باعث میشود که اتمهای کربن هیدروژنهای خود را از دست بدهند و حلقههای آروماتیک ایجاد شوند. این پلیمر را میتوان رشتهای از حلقههای پیریدین به هم جوش خورده در نظر گرفت.
مجدداً مواد را حرارت میدهیم! حرارتدهی آرام این پلیمر تا حدود دماهای ۶۰۰-۴۰۰ درجهی سانتیگراد، باعث میشود تا زنجیرهای مجاور به شکل زیر به یکدیگر متصل شوند:
در نتیجهی این واکنش گاز هیدروژن آزاد میشود و یک پلیمر با حلقههای به هم جوش خورده و روبان شکل به ما میدهد. پس از آن دما را از حدود ۶۰۰ به ۱۳۰۰ درجهی سانتیگراد میرسانیم. با این کار روبانهای تازه تشکیل شده، به یکدیگر متصل میشوند تا روبانهای پهنتری مثل این تشکیل دهند:
وقتی چنین اتفاقی افتاد، گاز نیتروژن را خارج میکنیم. همانطور که در پلیمر تولید شده ملاحظه میکنید، اتمهای نیتروژن در طول لبههای این پلیمر قرار گرفته اند، و این روبانهای پهن جدید میتوانند با ترکیب شدن، حتی روبانهای پهنتری ایجاد کنند. همزمان با این عمل، گاز نیتروژن بیشتری آزاد میشود. اگر این عمل را همین طور ادامه دهیم، روبانها بسیار پهن میشوند، و اکثر نیتروژن خارج میشود، و آنچه باقی میماند کربن تقریباً خالص با شکل گرافیت میباشد. دلیل نامیدن این پلیمر به نام الیاف کربن نیز همین است.