U današnjoj eri brzog tehnološkog napretka kompoziti karbonskih vlakana izrađuju ime za sebe u širokom rasponu polja zbog nadređenih performansi. Od visokog krajnjih aplikacija u zrakoplovstvu do dnevnih potreba sportske robe, kompoziti karbonskih vlakana pokazali su veliki potencijal. Međutim, pripremiti kompozite u karbonskim vlaknima visokih performansi, tretman aktivacijekarbonska vlaknaje ključni korak.
Površinska elektronska slika u karbonskim vlaknima
Ugljična vlakna, visoko performansni materijal vlakana, ima mnogo uvjerljivih svojstava. Uglavnom se sastoji od ugljika i ima izduženu filamentalnu strukturu. Sa stanovišta površine površine ugljičnih vlakana relativno je glatka i ima manje aktivnih funkcionalnih grupa. To je zbog činjenice da tijekom pripreme ugljičnih vlakana, karbonizacija visoke temperature i drugi tretmani čine površinu ugljičnih vlakana više inertne države. Ova površinska nekretnina donosi niz izazova na pripremu kompozita ugljičnih vlakana.
Glatka površina čini vezu između materijala od ugljičnog vlakana i matričnog materijala slab. U pripremi kompozita teško je za matrični materijal formirati snažnu vezu na površinikarbonska vlakna, koji utječe na ukupne performanse kompozitnog materijala. Drugo, nedostatak aktivnih funkcionalnih grupa ograničava hemijsku reakciju između ugljičnih vlakana i matričnih materijala. To čini međufacijalno vezivanje između dva uglavnom oslanjajući se na fizičke efekte, poput mehaničkih ugradnje itd., Što često nije dovoljno stabilno i sklone se odvajanju kada su izložene vanjskim silama.
Shematski dijagram pojačanja međubrana od ugljičnog vlakana od karbonskih nanotubija
Da bismo riješili ove probleme, aktiviranje tretmana ugljičnih vlakana postaje neophodno. Aktivirankarbonska vlaknapokazuju značajne promjene u nekoliko aspekata.
Tretman za aktiviranje povećava površinsku hrapavost ugljičnih vlakana. Kroz hemijsku oksidaciju, tretman plazme i druge metode, sitne jame i žljebovi mogu se iscrpiti u površinu ugljičnih vlakana, čineći površinu grubim. Ova gruba površina povećava područje kontakta između ugljičnog vlakana i materijala podloge, što poboljšava mehaničku vezu između njih dvoje. Kada se matrični materijal veže na ugljični vlakno, bolje je u stanju da se ugradi u ove grube konstrukcije, čineći jaču vezu.
Pročišćavanje aktivacije može uvesti obilje reaktivnih funkcionalnih grupa na površini ugljičnog vlakana. Ove funkcionalne grupe mogu hemijski reagirati sa odgovarajućim funkcionalnim grupama u matričnom materijalu za formiranje kemijskih veza. Na primjer, tretiranje oksidacije može uvesti hidroksilne grupe, karboksilne grupe i druge funkcionalne grupe na površini ugljičnih vlakana, što može reagirati sepoksiGrupe u matrici smole i tako dalje da formiraju kovalentne obveznice. Snaga ovog hemijskog lijepljenja mnogo je veća od fizičkog lijepljenja, što uvelike poboljšava interfecijalnu čvrstoću vezanja između ugljičnog vlakana i matričnog materijala.
Površinska energija aktiviranog ugljičnog vlakana također se značajno povećava. Povećanje površinske energije olakšava da se ugljični vlakno vlak navlaži matričnim materijalom, čime se olakšava širenje i prodor matričnog materijala na površini ugljičnog vlakana. U procesu pripreme kompozita, matrični materijal može biti ravnomjerno raspoređen po karbonskim vlaknima kako bi se formirala gušća struktura. To ne samo poboljšava mehanička svojstva kompozitnog materijala, već poboljšava i svoja druga svojstva, poput otpornosti na koroziju i toplotnu stabilnost.
Aktivirana ugljična vlakna imaju više prednosti za pripremu kompoziti ugljičnih vlakana.
U pogledu mehaničkih svojstava, interfejsna čvrstoća vezanja između aktiviranogkarbonska vlaknaA matrični materijal uvelike se poboljšava, što omogućava kompozitima da bolje prenose napomene kada su izloženi vanjskim silama. To znači da su mehanička svojstva kompozita poput snage i modula značajno poboljšana. Na primjer, u avionskom polju, za koje je potrebno izrazito visoka mehanička svojstva, dijelovi zrakoplova izrađeni sa aktiviranim kompozitima od karbonskih vlakana mogu izdržati veće opterećenje leta i poboljšati sigurnost i pouzdanost zrakoplova. U polju sportske robe, poput biciklističkih okvira, golf klubova itd., Aktivirani kompoziti ugljičnog vlakana mogu pružiti bolju snagu i krutost, uz smanjenje težine i poboljšanje iskustva na sportistima.
U pogledu otpora korozije, zbog uvođenja reaktivnih funkcionalnih grupa na površinu aktiviranih ugljičnih vlakana, ove funkcionalne grupe mogu formirati stabilnije hemijsko vezivanje sa matričnim materijalom, čime poboljšavajući otpor korozije kompozita. U nekim oštrim uvjetima okoliša, poput morskog okruženja, hemijske industrije itd., AktiviraniKompoziti ugljičnog vlakanaMože se bolje oduprijeti eroziji korozivnih medija i proširiti radni vijek. To je od velikog značaja za neku opremu i strukture koje se dugo koriste u oštrim okruženjima.
U smislu toplinske stabilnosti, dobra međusobna veza između aktiviranog ugljičnog vlakana i matričnog materijala može poboljšati toplinsku stabilnost kompozita. Pod visokim temperaturnim okruženjem, kompoziti mogu održavati bolje mehaničke svojstva i dimenzionalnu stabilnost i manje su skloni deformaciji i oštećenju. To čini da aktivirani kompoziti karbonskih vlakana imaju široke perspektive aplikacije u visokotemperaturnim aplikacijama, poput automobilskih dijelova motora i zrakoplovnih motora.
U pogledu performansi obrade, aktivirana ugljična vlakna imaju povećanu površinsku aktivnost i bolju kompatibilnost sa matričnim materijalom. To olakšava matrični materijal za infiltraciju i izliječiti na površini ugljičnog vlakana tijekom pripreme kompozitnog materijala, poboljšavajući tako efikasnost obrade i kvalitetu proizvoda. Istovremeno se takođe pojačava naznačnost aktiviranih kompozita od karbonskih vlakana, omogućavajući im da se prilagođavaju različitim aplikacijama i ispunjavaju različite složene inženjerske potrebe.
Stoga, aktivacijski tretmankarbonska vlaknaDa li je ključna veza u pripremi kompozita sa visokim performansama ugljičnih vlakana. Kroz tretman za aktiviranje može se poboljšati površinsku strukturu ugljičnog vlakana, uvesti aktivne funkcionalne grupe i poboljšati površinsku energiju, tako da poboljšaju interfejsku čvrstoću između materijala od karbonskih vlakana, a temelj za pripremu ugljičnih vlakana, otpornosti na koroziju, toplinsku stabilnost i performanse obrade. Uz kontinuirani napredak nauke i tehnologije, vjeruje se da će tehnologija za aktiviranje ugljičnog vlakana nastaviti inovirati i razviti, pružajući jaču podršku širokoj primjeni kompozita za ugljični vlakne.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (takođe whatsapp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: br.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Šangaj
Vrijeme objavljivanja: sep-04-2024