In l'era d'oghje di u rapidu avanzamentu tecnologicu, i cumposti di fibra di carbone si facenu un nome in una larga gamma di campi per via di u so rendimentu superiore. Da l'applicazioni high-end in l'aerospaziale à i bisogni di ogni ghjornu di l'articuli sportivi, i composti di fibra di carbone anu dimustratu un grande putenziale. Tuttavia, à priparà cumposti di fibra di carbone high-prestazzioni, trattamentu attivazione difibre di carbonehè un passu cruciale.
Microscopiu elettronicu di a superficia di fibra di carbone
A fibra di carbonu, un materiale di fibra d'altu rendiment, hà assai proprietà convincenti. Hè principarmenti cumpostu di carbone è hà una struttura filamentaria allungata. Da u puntu di vista di a struttura di a superficia, a superficia di fibra di carbone hè relativamente liscia è hà menu gruppi funziunali attivi. Questu hè duvuta à u fattu chì durante a preparazione di fibre di carbone, a carbonizazione d'alta temperatura è altri trattamenti facenu chì a superficia di fibre di carbone presente un statu più inerte. Sta pruprietà di a superficia porta una seria di sfide à a preparazione di composti di fibra di carbone.
A superficia liscia rende u ligame trà a fibra di carbone è u materiale di matrice debule. In a preparazione di cumposti, hè difficiule per u materiale di a matrice di furmà un forte ligame nantu à a superficia di a matrice.fibra di carbone, chì affetta u rendiment generale di u materiale cumpostu. Siconda, a mancanza di gruppi funziunali attivi limita a reazzione chimica trà fibre di carbone è materiali di matrice. Stu face u ligame interfacial trà i dui principarmenti s'appoghjanu nant'à effetti fisichi, cum'è embedding miccanicu, etc., chì hè spessu micca abbastanza stabile è hè propensu à siparazioni quandu sottumessu à e forze esterne.
Schema schematicu di rinforzu interlayer di tela di fibra di carbone da nanotubi di carbone
Per risolve questi prublemi, u trattamentu di attivazione di fibre di carbone hè necessariu. Attivatufibre di carbonemostra cambiamenti significativi in parechji aspetti.
U trattamentu di attivazione aumenta a rugosità di a superficia di e fibre di carbone. Attraversu l'ossidazione chimica, u trattamentu di plasma è altri metudi, picculi foschi è groove ponu esse incisi in a superficia di fibre di carbone, rendendu a superficia rugosa. Questa superficia rugosa aumenta l'area di cuntattu trà a fibra di carbonu è u materiale di sustrato, chì migliurà u ligame meccanicu trà i dui. Quandu u materiale di a matrice hè ligatu à a fibra di carbone, hè megliu capaci di incrustà in queste strutture ruvide, furmendu un ligame più forte.
U trattamentu di attivazione pò intruduce una abbundanza di gruppi funziunali reattivi nantu à a superficia di a fibra di carbone. Questi gruppi funzionali ponu reagisce chimicamente cù i gruppi funziunali currispondenti in u materiale di a matrice per furmà ligami chimichi. Per esempiu, u trattamentu di l'ossidazione pò intruduce gruppi idrossilici, gruppi carbossilici è altri gruppi funziunali nantu à a superficia di fibre di carbone, chì ponu reagisce cù uepoxygruppi in a matrice di resina è cusì per furmà ligami covalenti. A forza di stu ligame chimicu hè assai più altu ch'è quellu di u ligame fisicu, chì migliurà assai a forza di ligame interfacial trà a fibra di carbone è u materiale di matrice.
L'energia di a superficia di a fibra di carbone attivatu aumenta ancu significativamente. L'aumentu di l'energia di a superficia facilita a fibra di carbone per esse bagnata da u materiale di a matrice, facilitendu cusì a diffusione è a penetrazione di u materiale di a matrice nantu à a superficia di a fibra di carbone. In u prucessu di preparazione di cumposti, u materiale di a matrice pò esse distribuitu in modu più uniforme intornu à e fibre di carbone per furmà una struttura più densa. Questu ùn solu migliurà e proprietà meccaniche di u materiale cumpostu, ma ancu migliurà e so altre proprietà, cum'è a resistenza à a corrosione è a stabilità termale.
E fibre di carbone attivate anu parechji vantaghji per a preparazione di composti di fibra di carbone.
In termini di pruprietà meccanica, a forza di ligame interfacial trà i attivatifibre di carboneè u materiale di a matrice hè assai migliuratu, chì permette à i cumposti di trasferisce megliu e tensioni quandu sò sottumessi à e forze esterne. Questu significa chì e proprietà meccaniche di i cumposti cum'è a forza è u modulu sò significativamente migliurate. Per esempiu, in u campu aerospaziale, chì esige proprietà meccaniche estremamente elevate, i pezzi di l'aeronautica fatti cù cumposti di fibra di carbone attivatu sò capaci di sustene carichi di volu più grande è migliurà a sicurezza è l'affidabilità di l'aeronave. In u campu di l'articuli sportivi, cum'è i frames di bicicletta, i mazze di golf, etc., i cumposti di fibra di carbone attivatu ponu furnisce una forza è rigidità megliu, riducendu u pesu è migliurà l'esperienza di l'atleti.
In termini di resistenza à a corrosione, per via di l'intruduzioni di gruppi funziunali reattivi nantu à a superficia di fibre di carbone attivatu, sti gruppi funziunali ponu formate un ligame chimicu più stabile cù u materiale di a matrice, migliurà cusì a resistenza à a corrosione di i composti. In certi cundizioni ambientali duru, cum'è l'ambienti marini, industria chimica, etc., u attivatucumposti di fibra di carbonepò resiste megliu à l'erosione di i media corrosivi è allargà a vita di serviziu. Questu hè di grande significatu per certi equipaghji è strutture chì sò usati in ambienti duru per un bellu pezzu.
In quantu à a stabilità termica, una bona ligame interfacial trà fibra di carbone attivatu è materiale di matrice pò migliurà a stabilità termica di i composti. Sottu à l'ambienti d'alta temperatura, i cumposti ponu mantene megliu proprietà meccaniche è stabilità dimensionale, è sò menu propensi à deformazione è danni. Questu face chì i cumposti di fibra di carbone attivatu anu una larga prospettiva di applicazione in applicazioni à alta temperatura, cum'è e parti di u mutore di l'automobile è e parti calde di u mutore di l'aviazione.
In quantu à e prestazioni di trasfurmazioni, e fibre di carbone attivate anu aumentatu l'attività di a superficia è una megliu cumpatibilità cù u materiale di a matrice. Questu facilita l'infiltrazione di u materiale di a matrice è a curà nantu à a superficia di a fibra di carbone durante a preparazione di u materiale compostu, migliurà cusì l'efficienza di trasfurmazioni è a qualità di u produttu. À u listessu tempu, a designabilità di i cumposti di fibra di carbone attivatu hè ancu rinfurzata, chì li permette di esse persunalizati per diverse applicazioni è di risponde à una varietà di esigenze cumplesse di ingegneria.
Per quessa, trattamentu di attivazione difibre di carbonehè un ligame chjave in a preparazione di cumposti di fibra di carbone d'altu rendiment. Attraversu u trattamentu di attivazione, a struttura di a superficia di a fibra di carbone pò esse migliurata per aumentà a rugosità di a superficia, intruduce gruppi funziunali attivi, è migliurà l'energia di a superficia, in modu di migliurà a forza di ligame interfacial trà a fibra di carbone è u materiale di matrice, è ponenu i fundamenti. per a preparazione di composti di fibra di carbone cù eccellenti proprietà meccaniche, resistenza à a corrosione, stabilità termica è prestazioni di trasfurmazioni. Cù u prugressu cuntinuu di a scienza è a tecnulugia, si crede chì a tecnulugia di attivazione di fibra di carbone cuntinueghja à innuvà è sviluppà, furnisce un sustegnu più forte per l'applicazione larga di cumposti di fibra di carbone.
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