Täiustatud komposiitide valdkonna võtmeliikmena on ainulaadsete omadustega ülilühike süsinikkiud äratanud laialdast tähelepanu paljudes tööstus- ja tehnoloogiavaldkondades. See pakub uhiuue lahenduse materjalide suure jõudlusega jaoks ning selle rakendustehnoloogiate ja protsesside põhjalik mõistmine on seotud tööstusharude arengu juhtimiseks hädavajalik.
Ultralühikeste süsinikkiudude elektronmikropildid
Tavaliselt on ülilühikeste süsinikkiudude pikkus vahemikus 0,1–5 mm ja nende tihedus on madal, 1,7–2 g/cm³. Tänu väikesele tihedusele 1,7–2,2 g/cm³, tõmbetugevusele 3000–7000 MPa ja elastsusmoodulile 200–700 GPa, on need suurepärased mehaanilised omadused aluseks selle kasutamisele kandekonstruktsioonides. Lisaks on sellel suurepärane kõrge temperatuuritaluvus ja see talub mitteoksüdeerivas atmosfääris kõrgeid temperatuure üle 2000 °C.
Ultralühikeste süsinikkiudude rakendustehnoloogia ja protsess lennunduses
Lennunduses kasutatakse tugevdamiseks peamiselt ülilühikest süsinikkiuduvaikmaatrikskomposiidid. Tehnoloogia võti seisneb selles, et süsinikkiud oleks vaigumaatriksis ühtlaselt hajutatud. Näiteks ultraheli dispersioonitehnoloogia kasutuselevõtt võib tõhusalt murda süsinikkiudude aglomeratsiooni nähtust, nii et dispersioonikoefitsient ulatub üle 90%, tagades materjali omaduste järjepidevuse. Samal ajal kasutatakse kiudude pinnatöötlustehnoloogiat, nagu näitekssideaineravi, võib tehasüsinikkiudja vaigu liidese sideme tugevus suurenes 30–50%.
Lennuki tiibade ja muude konstruktsioonikomponentide valmistamisel kasutatakse kuumpressimispaagi protsessi. Esiteks, ülilühike süsinikkiud ja vaik, mis on segatud teatud proportsiooniga prepregist, kihiti kuumpressi paaki. Seejärel kuivatatakse ja vormitakse temperatuuril 120–180 °C ja rõhul 0,5–1,5 MPa. See protsess võib tõhusalt tühjendada komposiitmaterjali õhumulle, et tagada toodete tihedus ja kõrge jõudlus.
Tehnoloogia ja protsessid ülilühikeste süsinikkiudude kasutamiseks autotööstuses
Ultralühike süsinikkiu kandmisel autoosadele keskendutakse selle ühilduvuse parandamisele alusmaterjaliga. Spetsiifiliste ühilduvate ainete lisamisega parandatakse süsinikkiudude ja alusmaterjalide liidese adhesiooni (nt.polüpropüleenistjne) saab suurendada umbes 40%. Samal ajal, et parandada selle jõudlust keerukates pingekeskkondades, kasutatakse kiudude orientatsiooni disaini tehnoloogiat, et kohandada kiudude joondamise suunda vastavalt detaili pinge suunale.
Survevalu protsessi kasutatakse sageli osade, näiteks autokapotite, valmistamisel. Ülilühikesed süsinikkiud segatakse plastosakestega ja süstitakse seejärel kõrge temperatuuri ja rõhu abil vormiõõnde. Sissepritse temperatuur on üldiselt 200–280 ℃, sissepritse rõhk on 50–150 MPa. See protsess võib realiseerida keeruka kujuga osade kiire vormimise ja tagab süsinikkiudude ühtlase jaotumise toodetes.
Ultralühikese süsinikkiu kasutamise tehnoloogia ja protsess elektroonikavaldkonnas
Elektroonilise soojuse hajumise valdkonnas on ülilühikeste süsinikkiudude soojusjuhtivuse kasutamine võtmetähtsusega. Optimeerides süsinikkiu grafitiseerimisastet, saab selle soojusjuhtivust tõsta üle 1000W/(mK). Samal ajal, et tagada selle hea kontakt elektroonikakomponentidega, võib pinna metalliseerimise tehnoloogia, näiteks keemiline nikeldamine, vähendada süsinikkiu pinnatakistust rohkem kui 80%.
Pulbermetallurgia protsessi saab kasutada arvutite protsessori jahutite valmistamisel. Ultralühike süsinikkiud segatakse metallipulbriga (nt vasepulber) ja paagutatakse kõrgel temperatuuril ja rõhul. Paagutamistemperatuur on üldiselt 500–900°C ja rõhk 20–50 MPa. See protsess võimaldab süsinikkiul moodustada metalliga hea soojusjuhtivuskanali ja parandab soojuse hajumise efektiivsust.
Lennundusest autotööstuseni elektroonikani, tehnoloogia pidev uuendus ja protsesside optimeerimine, ülilühikesedsüsinikkiudsärab rohkemates valdkondades, süstides võimsamat jõudu kaasaegsesse teadusesse ja tehnoloogiasse ning tööstuse arengusse.
Postitusaeg: 20. detsember 2024