In vandag se era van vinnige tegnologiese vooruitgang maak koolstofvesel-komposiete 'n naam vir hulself in 'n wye reeks velde vanweë hul voortreflike werkverrigting. Van hoë-end toepassings in lugvaart tot die daaglikse behoeftes van sportgoedere, het koolstofvesel samestellings groot potensiaal getoon. Maar om 'n hoë-prestasie koolstofvesel samestellings voor te berei, aktivering behandeling vankoolstofveselsis 'n deurslaggewende stap.
Koolstofvesel oppervlak elektronmikroskoop prentjie
Koolstofvesel, 'n hoëprestasieveselmateriaal, het baie dwingende eienskappe. Dit bestaan hoofsaaklik uit koolstof en het 'n langwerpige filamentêre struktuur. Uit die oogpunt van die oppervlakstruktuur is die oppervlak van koolstofvesel relatief glad en het minder aktiewe funksionele groepe. Dit is te wyte aan die feit dat tydens die voorbereiding van koolstofvesels, hoë-temperatuur karbonisasie en ander behandelings die oppervlak van koolstofvesels 'n meer inerte toestand maak. Hierdie oppervlak-eienskap bring 'n reeks uitdagings vir die voorbereiding van koolstofveselsamestellings.
Die gladde oppervlak maak die binding tussen koolstofvesel en matriksmateriaal swak. In die voorbereiding van komposiete is dit moeilik vir die matriksmateriaal om 'n sterk binding op die oppervlak van die te vormkoolstofvesel, wat die algehele prestasie van die saamgestelde materiaal beïnvloed. Tweedens beperk die gebrek aan aktiewe funksionele groepe die chemiese reaksie tussen koolstofvesels en matriksmateriale. Dit maak dat die grensvlakbinding tussen die twee hoofsaaklik staatmaak op fisiese effekte, soos meganiese inbedding, ens., wat dikwels nie stabiel genoeg is nie en geneig is tot skeiding wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word.
Skematiese diagram van tussenlaagversterking van koolstofveseldoek deur koolstofnanobuise
Om hierdie probleme op te los, word aktiveringsbehandeling van koolstofvesels nodig. Geaktiveerkoolstofveselstoon beduidende veranderinge in verskeie aspekte.
Aktiveringsbehandeling verhoog die oppervlakruwheid van koolstofvesels. Deur chemiese oksidasie, plasmabehandeling en ander metodes kan piepklein putte en groewe in die oppervlak van koolstofvesels geëts word, wat die oppervlak grof maak. Hierdie growwe oppervlak vergroot die kontakarea tussen die koolstofvesel en die substraatmateriaal, wat die meganiese binding tussen die twee verbeter. Wanneer die matriksmateriaal aan die koolstofvesel gebind is, is dit beter in staat om homself in hierdie growwe strukture in te bed, wat 'n sterker binding vorm.
Die aktiveringsbehandeling kan 'n oorvloed van reaktiewe funksionele groepe op die oppervlak van die koolstofvesel bekendstel. Hierdie funksionele groepe kan chemies reageer met die ooreenstemmende funksionele groepe in die matriksmateriaal om chemiese bindings te vorm. Byvoorbeeld, oksidasiebehandeling kan hidroksielgroepe, karboksielgroepe en ander funksionele groepe op die oppervlak van koolstofvesels inbring, wat kan reageer met dieepoksiegroepe in die harsmatriks ensovoorts om kovalente bindings te vorm. Die sterkte van hierdie chemiese binding is baie hoër as dié van fisiese binding, wat die grensvlakbindingssterkte tussen die koolstofvesel en die matriksmateriaal aansienlik verbeter.
Die oppervlak-energie van die geaktiveerde koolstofvesel neem ook aansienlik toe. Die toename in oppervlak-energie maak dit makliker vir die koolstofvesel om deur die matriksmateriaal benat te word, wat sodoende die verspreiding en penetrasie van die matriksmateriaal op die oppervlak van die koolstofvesel vergemaklik. In die proses om samestellings voor te berei, kan die matriksmateriaal meer eweredig rondom die koolstofvesels versprei word om 'n digter struktuur te vorm. Dit verbeter nie net die meganiese eienskappe van die saamgestelde materiaal nie, maar verbeter ook sy ander eienskappe, soos weerstand teen korrosie en termiese stabiliteit.
Geaktiveerde koolstofvesels het veelvuldige voordele vir die voorbereiding van koolstofveselsamestellings.
In terme van meganiese eienskappe, die grensvlak binding sterkte tussen die geaktiveerdekoolstofveselsen die matriksmateriaal is aansienlik verbeter, wat die komposiete in staat stel om spanning beter oor te dra wanneer dit aan eksterne kragte onderwerp word. Dit beteken dat die meganiese eienskappe van komposiete soos sterkte en modulus aansienlik verbeter word. Byvoorbeeld, in die lugvaartveld, wat uiters hoë meganiese eienskappe vereis, is vliegtuigonderdele wat met geaktiveerde koolstofvesel-samestellings gemaak is, in staat om groter vlugvragte te weerstaan en die veiligheid en betroubaarheid van die vliegtuig te verbeter. Op die gebied van sportgoedere, soos fietsrame, gholfstokke, ens., kan geaktiveerde koolstofvesel-samestellings beter sterkte en styfheid bied, terwyl dit gewig verminder en die atlete se ervaring verbeter.
In terme van korrosiebestandheid, as gevolg van die bekendstelling van reaktiewe funksionele groepe op die oppervlak van geaktiveerde koolstofvesels, kan hierdie funksionele groepe meer stabiele chemiese binding met die matriksmateriaal vorm, en sodoende die korrosiebestandheid van die komposiete verbeter. In sommige moeilike omgewingstoestande, soos die mariene omgewing, chemiese industrie, ens., word die geaktiveerdekoolstofvesel samestellingskan die erosie van korrosiewe media beter weerstaan en die lewensduur verleng. Dit is van groot belang vir sommige toerusting en strukture wat vir 'n lang tyd in moeilike omgewings gebruik word.
Wat termiese stabiliteit betref, kan goeie grensvlakbinding tussen geaktiveerde koolstofvesel en matriksmateriaal die termiese stabiliteit van komposiete verbeter. Onder die hoë temperatuur omgewing kan die samestellings beter meganiese eienskappe en dimensionele stabiliteit handhaaf, en is minder geneig tot vervorming en skade. Dit maak dat die samestellings van geaktiveerde koolstofvesel wye toepassingsvooruitsigte het in hoëtemperatuurtoepassings, soos motorenjinonderdele en lugvaartenjinonderdele.
Wat verwerkingsprestasie betref, het die geaktiveerde koolstofvesels verhoogde oppervlakaktiwiteit en beter verenigbaarheid met die matriksmateriaal. Dit maak dit makliker vir die matriksmateriaal om te infiltreer en op die oppervlak van die koolstofvesel te genees tydens die voorbereiding van die saamgestelde materiaal, en sodoende die verwerkingsdoeltreffendheid en produkkwaliteit verbeter. Terselfdertyd word die ontwerpbaarheid van die geaktiveerde koolstofveselsamestellings ook verbeter, wat dit moontlik maak om vir verskillende toepassings aangepas te word en om aan 'n verskeidenheid komplekse ingenieursvereistes te voldoen.
Daarom, aktivering behandeling vankoolstofveselsis 'n sleutelskakel in die voorbereiding van hoëprestasie-koolstofvesel-samestellings. Deur die aktiveringsbehandeling kan die oppervlakstruktuur van koolstofvesel verbeter word om die oppervlakruwheid te verhoog, aktiewe funksionele groepe in te voer en die oppervlakenergie te verbeter, om sodoende die grensvlakbindingssterkte tussen koolstofvesel en matriksmateriaal te verbeter, en die fondasie te lê vir die voorbereiding van koolstofveselsamestellings met uitstekende meganiese eienskappe, korrosiebestandheid, termiese stabiliteit en verwerkingsprestasie. Met die voortdurende vordering van wetenskap en tegnologie, word geglo dat koolstofveselaktiveringstegnologie sal voortgaan om te innoveer en te ontwikkel, wat sterker ondersteuning bied vir die wye toepassing van koolstofveselsamestellings.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (ook whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adres: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang Distrik, Sjanghai
Postyd: Sep-04-2024