Като ключов член на областта на съвременните композити, ултра-късите въглеродни влакна, със своите уникални свойства, предизвикаха широко внимание в много индустриални и технологични области. Той предоставя съвсем ново решение за висока производителност на материалите и задълбоченото разбиране на неговите технологии и процеси на приложение е от съществено значение за стимулиране на развитието на свързани индустрии.
Електронни микрографии на ултракъси въглеродни влакна
Обикновено дължината на ултракъсите въглеродни влакна е между 0,1 – 5 mm, а плътността им е ниска – 1,7 – 2g/cm³. С ниска плътност от 1,7 – 2,2g/cm³, якост на опън от 3000 – 7000MPa и модул на еластичност от 200 – 700GPa, тези отлични механични свойства формират основата за използването му в носещи конструкции. Освен това има отлична устойчивост на висока температура и може да издържи на високи температури от над 2000°C в неокисляваща атмосфера.
Технология и процес на приложение на ултракъси въглеродни влакна в космическото поле
В космическото поле ултракъсите въглеродни влакна се използват главно за подсилванесмоламатрични композити. Ключът на технологията е въглеродните влакна да бъдат равномерно диспергирани в смоляната матрица. Например, възприемането на ултразвукова дисперсионна технология може ефективно да прекъсне феномена на агломерацията на въглеродни влакна, така че коефициентът на дисперсия да достигне повече от 90%, гарантирайки постоянството на свойствата на материала. В същото време, използването на технология за обработка на повърхността на влакна, като използването насвързващ агентлечение, може да направивъглеродни влакнаи силата на свързване на интерфейса на смолата се увеличава с 30% – 50%.
При производството на крила на самолети и други структурни компоненти, използването на процес на горещо пресоване на резервоара. На първо място, ултра-късите въглеродни влакна и смола, смесени с определена пропорция от препрег, наслоени в резервоара за гореща преса. След това се втвърдява и формова при температура от 120 – 180°C и налягане от 0,5 – 1,5MPa. Този процес може ефективно да освободи въздушните мехурчета в композитния материал, за да осигури плътността и високата производителност на продуктите.
Технология и процеси за прилагане на ултра-къси въглеродни влакна в автомобилната индустрия
Когато се прилагат ултракъси въглеродни влакна към автомобилни части, фокусът е върху подобряването на тяхната съвместимост с основния материал. Чрез добавяне на специфични средства за съвместимост, междинната адхезия между въглеродни влакна и основни материали (напрполипропилени т.н.) може да се увеличи с около 40%. В същото време, за да се подобри неговата производителност в сложни среди на стрес, технологията за проектиране на ориентация на влакната се използва за регулиране на посоката на подравняване на влакната според посоката на напрежението върху частта.
Процесът на леене под налягане често се използва при производството на части като автомобилни капаци. Свръхкъсите въглеродни влакна се смесват с пластмасови частици и след това се инжектират в кухината на формата чрез висока температура и налягане. Температурата на впръскване обикновено е 200 – 280 ℃, налягането на впръскване е 50 – 150 MPa. Този процес може да реализира бързо формоване на части със сложна форма и може да осигури равномерното разпределение на въглеродните влакна в продуктите.
Технология и процес на приложение на ултракъси въглеродни влакна в областта на електрониката
В областта на електронното разсейване на топлината, използването на топлопроводимостта на ултра-късите въглеродни влакна е от ключово значение. Чрез оптимизиране на степента на графитизация на въглеродните влакна, тяхната топлопроводимост може да бъде увеличена до повече от 1000 W/(mK). Междувременно, за да се осигури добър контакт с електронните компоненти, технологията за повърхностна метализация, като химическо никелиране, може да намали повърхностната устойчивост на въглеродните влакна с повече от 80%.
Процесът на праховата металургия може да се използва при производството на радиатори за компютърни процесори. Свръхкъсите въглеродни влакна се смесват с метален прах (напр. меден прах) и се синтероват при висока температура и налягане. Температурата на синтероване обикновено е 500 – 900°C, а налягането е 20 – 50 MPa. Този процес позволява на въглеродните влакна да образуват добър канал за топлопроводимост с метала и подобрява ефективността на разсейване на топлината.
От космическата индустрия до автомобилната индустрия до електрониката, с непрекъснатите иновации на технологиите и оптимизацията на процесите, ултра-късвъглеродни влакнаще блесне в повече области, като инжектира по-мощна сила за съвременната наука и технологии и индустриалното развитие.
Време на публикуване: 20 декември 2024 г