Στη σημερινή εποχή της ταχείας τεχνολογικής προόδου, τα σύνθετα ινών άνθρακα κάνουν ένα όνομα για τον εαυτό τους σε ένα ευρύ φάσμα πεδίων λόγω της ανώτερης απόδοσής τους. Από εφαρμογές υψηλής τεχνολογίας στην αεροδιαστημική έως τις καθημερινές ανάγκες των αθλητικών ειδών, τα σύνθετα ινών άνθρακα έχουν δείξει μεγάλες δυνατότητες. Ωστόσο, για την προετοιμασία σύνθετων ινών άνθρακα υψηλής απόδοσης, θεραπεία ενεργοποίησης τουίνες άνθρακαείναι ένα κρίσιμο βήμα.
Ηλεκτρονικό μικροσκόπιο επιφάνειας από ανθρακονήματα
Οι ίνες άνθρακα, υλικό ινών υψηλής απόδοσης, έχουν πολλές συναρπαστικές ιδιότητες. Αποτελείται κυρίως από άνθρακα και έχει επιμήκη νηματοφόρο δομή. Από την άποψη της δομής της επιφάνειας, η επιφάνεια των ινών άνθρακα είναι σχετικά ομαλή και έχει λιγότερες ενεργές λειτουργικές ομάδες. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι κατά την παρασκευή ινών άνθρακα, η ανθρακοποίηση υψηλής θερμοκρασίας και άλλες θεραπείες καθιστούν την επιφάνεια των ινών άνθρακα να παρουσιάζουν μια πιο αδρανής κατάσταση. Αυτή η ιδιότητα Surface φέρνει μια σειρά από προκλήσεις στην παρασκευή σύνθετων ινών άνθρακα.
Η ομαλή επιφάνεια καθιστά τον δεσμό μεταξύ των ινών άνθρακα και του υλικού μήτρας αδύναμη. Κατά την παρασκευή σύνθετων υλικών, είναι δύσκολο για το υλικό της μήτρας να σχηματίσει έναν ισχυρό δεσμό στην επιφάνεια τουανθρακούχα, που επηρεάζει τη συνολική απόδοση του σύνθετου υλικού. Δεύτερον, η έλλειψη ενεργών λειτουργικών ομάδων περιορίζει τη χημική αντίδραση μεταξύ των ινών άνθρακα και των υλικών μήτρας. Αυτό καθιστά τη διεπιφανειακή σύνδεση μεταξύ των δύο κυρίως βασισμένων σε φυσικές επιδράσεις, όπως η μηχανική ενσωμάτωση κλπ., Η οποία συχνά δεν είναι αρκετά σταθερή και είναι επιρρεπής στον διαχωρισμό όταν υποβάλλεται σε εξωτερικές δυνάμεις.
Σχηματικό διάγραμμα ενίσχυσης της ενδιάμεσης στρώσης του υφάσματος από άνθρακα με νανοσωλήνες άνθρακα
Προκειμένου να επιλυθούν αυτά τα προβλήματα, καθίσταται απαραίτητη θεραπεία ενεργοποίησης των ινών άνθρακα. Ενεργοποιημένοςίνες άνθρακαδείχνουν σημαντικές αλλαγές σε διάφορες πτυχές.
Η θεραπεία ενεργοποίησης αυξάνει την τραχύτητα της επιφάνειας των ινών άνθρακα. Μέσω της χημικής οξείδωσης, της θεραπείας στο πλάσμα και άλλων μεθόδων, οι μικροσκοπικές κοιλότητες και οι αυλακώσεις μπορούν να χαράσσονται στην επιφάνεια των ινών άνθρακα, καθιστώντας την επιφάνεια τραχιά. Αυτή η τραχιά επιφάνεια αυξάνει την περιοχή επαφής μεταξύ της ίνας άνθρακα και του υλικού υποστρώματος, το οποίο βελτιώνει τον μηχανικό δεσμό μεταξύ των δύο. Όταν το υλικό της μήτρας συνδέεται με τις ίνες άνθρακα, είναι καλύτερα σε θέση να ενσωματωθεί σε αυτές τις τραχύς δομές, σχηματίζοντας έναν ισχυρότερο δεσμό.
Η θεραπεία ενεργοποίησης μπορεί να εισαγάγει μια αφθονία αντιδραστικών λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των ινών άνθρακα. Αυτές οι λειτουργικές ομάδες μπορούν να αντιδράσουν χημικά με τις αντίστοιχες λειτουργικές ομάδες στο υλικό της μήτρας για να σχηματίσουν χημικούς δεσμούς. Για παράδειγμα, η θεραπεία οξείδωσης μπορεί να εισαγάγει ομάδες υδροξυλίου, καρβοξυλικές ομάδες και άλλες λειτουργικές ομάδες στην επιφάνεια των ινών άνθρακα, οι οποίες μπορούν να αντιδράσουν με τοεποξικόςομάδες στη μήτρα ρητίνης και ούτω καθεξής για να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς. Η αντοχή αυτής της χημικής σύνδεσης είναι πολύ υψηλότερη από αυτή της φυσικής σύνδεσης, η οποία βελτιώνει σημαντικά τη διεπιφανειακή ισχύ συγκόλλησης μεταξύ της ίνας άνθρακα και του υλικού της μήτρας.
Η επιφανειακή ενέργεια των ενεργοποιημένων ινών άνθρακα αυξάνεται επίσης σημαντικά. Η αύξηση της επιφανειακής ενέργειας καθιστά ευκολότερη την διαβροχή των ινών άνθρακα από το υλικό της μήτρας, διευκολύνοντας έτσι την εξάπλωση και τη διείσδυση του υλικού της μήτρας στην επιφάνεια των ινών άνθρακα. Κατά τη διαδικασία παρασκευής σύνθετων υλικών, το υλικό της μήτρας μπορεί να διανεμηθεί πιο ομοιόμορφα γύρω από τις ίνες άνθρακα για να σχηματίσει μια πιο πυκνή δομή. Αυτό όχι μόνο βελτιώνει τις μηχανικές ιδιότητες του σύνθετου υλικού, αλλά και βελτιώνει τις άλλες ιδιότητές του, όπως η αντίσταση στη διάβρωση και η θερμική σταθερότητα.
Οι ενεργοποιημένες ίνες άνθρακα έχουν πολλαπλά πλεονεκτήματα για την παρασκευή σύνθετων ινών άνθρακα.
Όσον αφορά τις μηχανικές ιδιότητες, η ισχύς διεπιφανειακής σύνδεσης μεταξύ των ενεργοποιημένωνίνες άνθρακαΚαι το υλικό της μήτρας βελτιώνεται σημαντικά, γεγονός που επιτρέπει στα σύνθετα υλικά να μεταφέρονται καλύτερα τις τάσεις μεταφοράς όταν υποβάλλονται σε εξωτερικές δυνάμεις. Αυτό σημαίνει ότι οι μηχανικές ιδιότητες των σύνθετων υλικών, όπως η δύναμη και ο συντελεστής, βελτιώνονται σημαντικά. Για παράδειγμα, στο πεδίο της αεροδιαστημικής, το οποίο απαιτεί εξαιρετικά υψηλές μηχανικές ιδιότητες, τα εξαρτήματα αεροσκαφών που παρασκευάζονται με σύνθετα υλικά με ενεργοποιημένες ίνες άνθρακα είναι σε θέση να αντέχουν σε μεγαλύτερα φορτία πτήσης και να βελτιώσουν την ασφάλεια και την αξιοπιστία του αεροσκάφους. Στον τομέα των αθλητικών ειδών, όπως πλαίσια ποδηλάτων, κλαμπ γκολφ κ.λπ., τα σύνθετα υλικά ενεργοποιημένων ινών άνθρακα μπορούν να προσφέρουν καλύτερη δύναμη και ακαμψία, μειώνοντας παράλληλα το βάρος και τη βελτίωση της εμπειρίας των αθλητών.
Όσον αφορά την αντίσταση στη διάβρωση, λόγω της εισαγωγής αντιδραστικών λειτουργικών ομάδων στην επιφάνεια των ενεργοποιημένων ινών άνθρακα, αυτές οι λειτουργικές ομάδες μπορούν να σχηματίσουν πιο σταθερή χημική σύνδεση με το υλικό της μήτρας, βελτιώνοντας έτσι την αντίσταση στη διάβρωση των σύνθετων υλικών. Σε ορισμένες σκληρές περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως το θαλάσσιο περιβάλλον, η χημική βιομηχανία κ.λπ., οι ενεργοποιημένεςσύνθετα υλικά ινών άνθρακαμπορεί να αντισταθεί καλύτερα στη διάβρωση των διαβρωτικών μέσων και να επεκτείνει τη διάρκεια ζωής. Αυτό έχει μεγάλη σημασία για κάποιο εξοπλισμό και δομές που χρησιμοποιούνται σε σκληρά περιβάλλοντα για μεγάλο χρονικό διάστημα.
Όσον αφορά τη θερμική σταθερότητα, η καλή διεπιφανειακή δέσμευση μεταξύ ενεργοποιημένων ινών άνθρακα και υλικού μήτρας μπορεί να βελτιώσει τη θερμική σταθερότητα των σύνθετων υλικών. Κάτω από το περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας, τα σύνθετα υλικά μπορούν να διατηρούν καλύτερες μηχανικές ιδιότητες και σταθερότητα διαστάσεων και είναι λιγότερο επιρρεπείς σε παραμόρφωση και βλάβη. Αυτό καθιστά τα σύνθετα υλικά ενεργοποιημένων ινών άνθρακα έχουν ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε εφαρμογές υψηλής θερμοκρασίας, όπως τα μέρη του κινητήρα αυτοκινήτων και τα μέρη του Hot End End.
Από την άποψη της απόδοσης επεξεργασίας, οι ενεργοποιημένες ίνες άνθρακα έχουν αυξημένη επιφανειακή δραστικότητα και καλύτερη συμβατότητα με το υλικό της μήτρας. Αυτό διευκολύνει την διείσδυση και τη θεραπεία του υλικού της μήτρας στην επιφάνεια της ίνας άνθρακα κατά την παρασκευή του σύνθετου υλικού, βελτιώνοντας έτσι την αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας και την ποιότητα του προϊόντος. Ταυτόχρονα, η δυνατότητα λήψης των σύνθετων ινών ενεργοποιημένων ινών ενισχύεται επίσης, επιτρέποντάς τους να προσαρμοστούν για διαφορετικές εφαρμογές και να ανταποκρίνονται σε μια ποικιλία σύνθετων απαιτήσεων μηχανικής.
Επομένως, θεραπεία ενεργοποίησης τουίνες άνθρακαείναι ένας βασικός σύνδεσμος στην παρασκευή σύνθετων ινών άνθρακα υψηλής απόδοσης. Μέσω της θεραπείας ενεργοποίησης, η δομή της επιφάνειας των ινών άνθρακα μπορεί να βελτιωθεί για να αυξήσει την τραχύτητα της επιφάνειας, να εισαγάγει ενεργές λειτουργικές ομάδες και να βελτιώσει την επιφανειακή ενέργεια, έτσι ώστε να βελτιωθεί η αντοχή στη διεπιφανειακή συγκόλληση μεταξύ των ινών άνθρακα και του υλικού της μήτρας και στην τοποθέτηση των θεμελίων για την παρασκευή σύνθετων ινών άνθρακα με εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες, αντοχή στη διόρθωση, θερμική σταθερότητα και απόδοση της επεξεργασίας. Με τη συνεχή πρόοδο της επιστήμης και της τεχνολογίας, πιστεύεται ότι η τεχνολογία ενεργοποίησης των ινών άνθρακα θα συνεχίσει να καινοτομεί και να αναπτύσσεται, παρέχοντας ισχυρότερη υποστήριξη για την ευρεία εφαρμογή των σύνθετων ινών άνθρακα.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (επίσης WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Διεύθυνση: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Σαγκάη
Χρόνος δημοσίευσης: SEP-04-2024