تطبيق ألياف الكربون القصيرة جدًا

باعتبارها عضوًا رئيسيًا في مجال المركبات المتقدمة، أثارت ألياف الكربون القصيرة جدًا، بخصائصها الفريدة، اهتمامًا واسع النطاق في العديد من المجالات الصناعية والتكنولوجية. فهو يوفر حلاً جديدًا تمامًا للأداء العالي للمواد، ويعد الفهم المتعمق لتقنيات وعمليات التطبيق الخاصة به أمرًا ضروريًا لدفع تطوير الصناعات ذات الصلة.

صورة مجهرية إلكترونية لألياف الكربون فائقة القصر

عادةً، يتراوح طول ألياف الكربون القصيرة جدًا بين 0.1 - 5 مم، وتكون كثافتها منخفضة عند 1.7 - 2 جم / سم مكعب. مع كثافة منخفضة تبلغ 1.7 - 2.2 جم/سم مكعب، وقوة شد تتراوح بين 3000 - 7000 ميجا باسكال ومعامل مرونة يتراوح بين 200 - 700 جيجا باسكال، تشكل هذه الخصائص الميكانيكية الممتازة الأساس لاستخدامها في الهياكل الحاملة. بالإضافة إلى ذلك، فهو يتمتع بمقاومة ممتازة لدرجات الحرارة العالية، ويمكنه تحمل درجات الحرارة العالية التي تزيد عن 2000 درجة مئوية في جو غير مؤكسد.

تكنولوجيا التطبيق وعملية ألياف الكربون القصيرة جدًا في مجال الفضاء الجوي

في مجال الطيران، يتم استخدام ألياف الكربون القصيرة جدًا بشكل أساسي للتعزيزالراتنجمركبات المصفوفة. مفتاح هذه التكنولوجيا هو جعل ألياف الكربون منتشرة بالتساوي في مصفوفة الراتنج. على سبيل المثال، اعتماد تكنولوجيا التشتت بالموجات فوق الصوتية يمكن أن يكسر بشكل فعال ظاهرة تكتل ألياف الكربون، بحيث يصل معامل التشتت إلى أكثر من 90%، مما يضمن اتساق خصائص المواد. وفي الوقت نفسه، استخدام تكنولوجيا المعالجة السطحية للألياف، مثل استخدامعامل اقترانالعلاج، يمكن أن تجعلألياف الكربونوزادت قوة رابطة واجهة الراتينج بنسبة 30% - 50%.

في صناعة أجنحة الطائرات والمكونات الهيكلية الأخرى، يتم استخدام عملية خزان الضغط الساخن. أولاً وقبل كل شيء، يتم خلط ألياف الكربون القصيرة للغاية والراتنج بنسبة معينة مصنوعة من مواد التقوية المسبقة، ويتم وضعها في طبقات في خزان الضغط الساخن. ثم يتم معالجته وتشكيله عند درجة حرارة 120 - 180 درجة مئوية وضغط يتراوح بين 0.5 - 1.5 ميجاباسكال. يمكن لهذه العملية تفريغ فقاعات الهواء الموجودة في المواد المركبة بشكل فعال لضمان الكثافة والأداء العالي للمنتجات.

التكنولوجيا والعمليات لتطبيق ألياف الكربون القصيرة جدًا في صناعة السيارات

عند تطبيق ألياف الكربون القصيرة جدًا على أجزاء السيارة، ينصب التركيز على تحسين توافقها مع المادة الأساسية. من خلال إضافة عوامل توافق محددة، يتم تقليل الالتصاق البيني بين ألياف الكربون والمواد الأساسية (على سبيل المثالمادة البولي بروبيلين، وما إلى ذلك) يمكن زيادتها بحوالي 40٪. في الوقت نفسه، من أجل تحسين أدائها في بيئات الضغط المعقدة، يتم استخدام تقنية تصميم توجيه الألياف لضبط اتجاه محاذاة الألياف وفقًا لاتجاه الضغط على الجزء.

غالبًا ما تستخدم عملية القولبة بالحقن في تصنيع أجزاء مثل أغطية السيارات. يتم خلط ألياف الكربون القصيرة جدًا مع جزيئات بلاستيكية ثم يتم حقنها في تجويف القالب من خلال درجة الحرارة والضغط العاليين. درجة حرارة الحقن بشكل عام هي 200 - 280 درجة مئوية، وضغط الحقن هو 50 - 150 ميجا باسكال. يمكن لهذه العملية أن تحقق القولبة السريعة للأجزاء المعقدة الشكل، ويمكن أن تضمن التوزيع الموحد لألياف الكربون في المنتجات.

التكنولوجيا وعملية تطبيق ألياف الكربون القصيرة جدًا في مجال الإلكترونيات

في مجال تبديد الحرارة الإلكتروني، يعد استخدام التوصيل الحراري لألياف الكربون القصيرة جدًا أمرًا أساسيًا. من خلال تحسين درجة الجرافيت لألياف الكربون، يمكن زيادة التوصيل الحراري إلى أكثر من 1000 واط/(ملي كلفن). وفي الوقت نفسه، لضمان الاتصال الجيد بالمكونات الإلكترونية، يمكن أن تقلل تكنولوجيا تعدين السطح، مثل طلاء النيكل الكيميائي، من مقاومة سطح ألياف الكربون بأكثر من 80%.

يمكن استخدام عملية تعدين المساحيق في تصنيع المبددات الحرارية لوحدة المعالجة المركزية للكمبيوتر. يتم خلط ألياف الكربون القصيرة جدًا مع مسحوق معدني (مثل مسحوق النحاس) وتكلس تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين. درجة حرارة التلبيد بشكل عام هي 500 – 900 درجة مئوية والضغط هو 20 – 50 ميجا باسكال. تتيح هذه العملية لألياف الكربون تكوين قناة توصيل جيدة للحرارة مع المعدن وتحسين كفاءة تبديد الحرارة.

من الطيران إلى صناعة السيارات إلى الإلكترونيات، مع الابتكار المستمر للتكنولوجيا وتحسين العمليات، في وقت قصير للغايةألياف الكربونسوف تتألق في المزيد من المجالات، وتضخ قوة أكبر للعلوم والتكنولوجيا الحديثة والتنمية الصناعية.