Interaction of ruby laser with carbon fibrous materials

• Published in: Hemijska industrija 2007-01, Vol.61 (2), p.60-65
• Main Authors: Stasic, Jelena, Sreckovic, Milesa, Kaludjerovic, Branka, Ristic, Slavica
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: Carbon; carbon fibrous material; damages; Lasers; modification; Parameter modification; Process parameters; ruby laser; Ruby lasers; Scanning electron microscopy; turbostratic structure
• ISSN: 0367-598X; 2217-7426
• DOI: 10.2298/HEMIND0702060S

Carbon fibrous materials are interesting because of their good properties and numerous possible applications. The characteristics of these materials can be programmed by careful selection of the modification process parameters. The laser technique can be successfully employed for these purposes. The high temperatures arising in the material during a short laser pulse can cause a number of changes in the material. Carbon fibrous materials with different textile shapes, during different stages of processing, were exposed to laser radiation. A ruby laser (X=694.3 nm) was used to modify the material. The structural changes were examined by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. It was established that the radiation of this laser induces structural changes leading to a better arrangement of the turbostratic carbon fiber structure. Ugljenicni tekstilni materijali interesantni su za proucavanje zbog dobrih osobina i brojnih mogucnosti primene. Svojstva ovih materijala mogu se programirati pazljivim izborom parametara procesa modifikacije. U tu svrhu uspesno moze da se koristi i laserska tehnika. Visoke temperature koje nastaju u materijalu za kratko vreme delovanja laserskog impulsa mogu izazvati niz promena u materijalu. Ugljenicni vlaknasti materijali u razlicitim tekstilnim oblicima, u toku razlicitih stupnjeva procesa, izlagani su dejstvu laserskog zracenja. Korisceni su karbonizovani file, termicki tretirani file i karbonizovana pletenina. Za modifikaciju materijala koriscen je rubinski laser (k=694,3 nm). Laser je radio u rezimu Q prekidanja, a duzina impulsa je 30 ns. Koriscen je fokusiran i nefokusiran snop i razliciti polozaji uzoraka u odnosu na polozaj zize sociva. Ispitane su strukturne promene koriscenjem skenirajuce elektronske mikroskopije, SEM, i rendgenske difrakcione analize. SEM metodom ispitani su uzorci karbonizovanog i termicki tretiranog filca. U slucaju kada se koristio nefokusirani snop, a meta bio termicki tretiran file, nije doslo do vidnih promena na materijalu. U svakom slucaju, kada je gustina energije lasera veca (fokusiran snop) i ostecenje je vece. Ostecenja su uocena kod svih uzoraka pri interakciji sa fokusiranim snopom laserskog zracenja. Iako su u filcu vlakna haoticno uredjena, vidi se da je ostecenje sa fokusiranim snopom nesto dublje prodrlo u filc u odnosu na dejstvo nefokusiranog snopa. Moze se takodje reci da i temperatura termickog tretiranja materijala ima uticaj na dejstvo interakcije sa laserom, jer filc