Primjena ultra kratkih karbonskih vlakana

Kao ključni član u polju naprednih kompozita, ultra kratka karbonska vlakna, sa svojim jedinstvenim svojstvima, izazvala su široku pažnju u mnogim industrijskim i tehnološkim poljima. Pruža potpuno novo rješenje za visoke performanse materijala, a duboko razumijevanje njegovih tehnologija primjene i procesa je od suštinskog značaja za pokretanje razvoja srodnih industrija.

Elektronske mikrofotografije ultrakratkih karbonskih vlakana

Tipično, dužina ultra kratkih karbonskih vlakana je između 0,1 – 5 mm, a njihova gustina je niska i iznosi 1,7 – 2 g/cm³. Sa malom gustinom od 1,7 – 2,2 g/cm³, zateznom čvrstoćom od 3000 – 7000 MPa i modulom elastičnosti od 200 – 700 GPa, ova odlična mehanička svojstva čine osnovu za njegovu upotrebu u nosivim konstrukcijama. Osim toga, ima odličnu otpornost na visoke temperature i može izdržati visoke temperature od preko 2000°C u neoksidirajućoj atmosferi.

Tehnologija primjene i proces ultra-kratkih karbonskih vlakana u svemirskom polju

U vazduhoplovstvu, ultra-kratka karbonska vlakna se uglavnom koriste za ojačanjesmolamatrični kompoziti. Ključ tehnologije je da se karbonska vlakna ravnomjerno rasprše u matrici smole. Na primjer, usvajanje tehnologije ultrazvučne disperzije može učinkovito prekinuti fenomen aglomeracije karbonskih vlakana, tako da koeficijent disperzije doseže više od 90%, osiguravajući konzistentnost svojstava materijala. U isto vrijeme, korištenje tehnologije površinske obrade vlakana, kao što je korištenjesredstvo za spajanjetretman, može napravitikarbonska vlaknaa čvrstoća spoja smole povećana je za 30% – 50%.

U proizvodnji avionskih krila i drugih strukturnih komponenti koristi se proces vrućeg presovanja rezervoara. Prije svega, ultra kratka karbonska vlakna i smola pomiješani s određenim udjelom od preprega, slojevito se stavljaju u rezervoar za vruću presu. Zatim se očvršćava i oblikuje na temperaturi od 120 – 180°C i pritisku od 0,5 – 1,5 MPa. Ovaj proces može efikasno izbaciti mjehuriće zraka u kompozitnom materijalu kako bi se osigurala gustoća i visoke performanse proizvoda.

Tehnologija i procesi za primjenu ultra-kratkih karbonskih vlakana u automobilskoj industriji

Prilikom primjene ultra-kratkih karbonskih vlakana na automobilske dijelove, fokus je na poboljšanju njihove kompatibilnosti s osnovnim materijalom. Dodavanjem specifičnih kompatibilizatora, međufazna adhezija između karbonskih vlakana i osnovnih materijala (npr.polipropilenitd.) može se povećati za oko 40%. Istovremeno, kako bi se poboljšale njegove performanse u složenim okruženjima naprezanja, koristi se tehnologija dizajna orijentacije vlakana za prilagođavanje smjera poravnanja vlakana prema smjeru naprezanja na dijelu.

Proces brizganja često se koristi u proizvodnji dijelova kao što su haube automobila. Ultra kratka karbonska vlakna se miješaju s plastičnim česticama, a zatim se ubrizgavaju u šupljinu kalupa uz visoku temperaturu i pritisak. Temperatura ubrizgavanja je uglavnom 200 – 280 ℃, pritisak ubrizgavanja je 50 – 150 MPa. Ovaj proces može ostvariti brzo oblikovanje dijelova složenog oblika i može osigurati ujednačenu distribuciju karbonskih vlakana u proizvodima.

Tehnologija i proces primjene ultra-kratkih karbonskih vlakana u oblasti elektronike

U području elektronskog odvođenja topline, korištenje toplinske provodljivosti ultra kratkih karbonskih vlakana je ključno. Optimizacijom stepena grafitizacije karbonskih vlakana, njegova toplotna provodljivost se može povećati na više od 1000W/(mK). U međuvremenu, kako bi se osigurao njegov dobar kontakt s elektronskim komponentama, tehnologija površinske metalizacije, kao što je hemijsko niklovanje, može smanjiti površinsku otpornost karbonskih vlakana za više od 80%.

Proces metalurgije praha može se koristiti u proizvodnji hladnjaka za računarske procesore. Ultra kratka karbonska vlakna se miješaju s metalnim prahom (npr. bakar u prahu) i sinteruju pod visokom temperaturom i pritiskom. Temperatura sinterovanja je uglavnom 500 – 900°C, a pritisak je 20 – 50 MPa. Ovaj proces omogućava karbonskim vlaknima da formiraju dobar kanal za provodljivost toplote sa metalom i poboljšava efikasnost odvođenja toplote.

Od vazduhoplovstva preko automobilske industrije do elektronike, uz kontinuiranu inovaciju tehnologije i optimizaciju procesa, ultra-kratkikarbonska vlaknaće zasjati u više polja, ubrizgavajući snažniju snagu za modernu nauku i tehnologiju i industrijski razvoj.