کاربرد فیبر کربن فوق کوتاه

فیبر کربن فوق کوتاه به عنوان یکی از اعضای کلیدی حوزه کامپوزیت های پیشرفته، با خواص منحصر به فرد خود، توجه گسترده ای را در بسیاری از زمینه های صنعتی و فناوری به خود جلب کرده است. این یک راه حل کاملاً جدید برای عملکرد بالای مواد ارائه می دهد و درک عمیق فناوری ها و فرآیندهای کاربردی آن برای پیشبرد توسعه صنایع مرتبط ضروری است.

میکروگراف های الکترونی الیاف کربن فوق کوتاه

به طور معمول، طول الیاف کربن فوق کوتاه بین 0.1 تا 5 میلی متر است و چگالی آنها کم و بین 1.7 تا 2 گرم بر سانتی متر مکعب است. با چگالی کم 1.7-2.2g/cm³، استحکام کششی 3000-7000MPa و مدول الاستیسیته 200-700GPa، این خواص مکانیکی عالی اساس استفاده از آن را در سازه های باربر تشکیل می دهد. علاوه بر این، مقاومت بسیار خوبی در دمای بالا دارد و می تواند در دمای بالای 2000 درجه سانتیگراد در یک جو غیر اکسید کننده مقاومت کند.

فناوری کاربرد و فرآیند فیبر کربن فوق کوتاه در زمینه هوافضا

در زمینه هوافضا، فیبر کربن فوق کوتاه عمدتاً برای تقویت استفاده می شودرزینکامپوزیت های ماتریسی کلید این فناوری این است که فیبر کربن به طور مساوی در ماتریس رزین پراکنده شود. به عنوان مثال، اتخاذ فناوری پراکندگی اولتراسونیک می تواند به طور موثر پدیده تراکم فیبر کربن را بشکند، به طوری که ضریب پراکندگی به بیش از 90٪ برسد و از ثبات خواص مواد اطمینان حاصل شود. در همان زمان، استفاده از تکنولوژی درمان سطح فیبر، مانند استفاده ازعامل کوپلینگدرمان، می تواندفیبر کربنو استحکام باند رابط رزین 30 تا 50 درصد افزایش یافت.

در ساخت بال هواپیما و سایر اجزای ساختاری، استفاده از فرآیند مخزن پرس گرم. اول از همه، فیبر کربن فوق کوتاه و رزین با نسبت معینی از پیش آغشته مخلوط شده، در مخزن پرس داغ قرار گرفته است. سپس در دمای 120 تا 180 درجه سانتی گراد و فشار 0.5 تا 1.5 مگاپاسکال پخت و قالب‌گیری می‌شود. این فرآیند می تواند به طور موثر حباب های هوا را در مواد کامپوزیت تخلیه کند تا از چگالی و عملکرد بالای محصولات اطمینان حاصل شود.

فناوری و فرآیندهای بکارگیری فیبر کربن فوق کوتاه در صنعت خودرو

هنگام اعمال فیبر کربن فوق کوتاه برای قطعات خودرو، تمرکز بر روی بهبود سازگاری آن با مواد پایه است. با افزودن سازگار کننده های خاص، چسبندگی سطحی بین الیاف کربن و مواد پایه (به عنوان مثالپلی پروپیلنو غیره) را می توان حدود 40٪ افزایش داد. در عین حال، به منظور بهبود عملکرد آن در محیط‌های تنش پیچیده، از فناوری طراحی جهت‌گیری فیبر برای تنظیم جهت هم‌ترازی فیبر با توجه به جهت تنش روی قطعه استفاده می‌شود.

فرآیند قالب گیری تزریقی اغلب در ساخت قطعاتی مانند هود خودرو استفاده می شود. الیاف کربن فوق کوتاه با ذرات پلاستیک مخلوط می شوند و سپس از طریق دما و فشار بالا به داخل حفره قالب تزریق می شوند. دمای تزریق به طور کلی 200 - 280 ℃، فشار تزریق 50 - 150 MPa است. این فرآیند می تواند قالب گیری سریع قطعات پیچیده شکل را محقق کند و می تواند توزیع یکنواخت الیاف کربن را در محصولات تضمین کند.

فناوری و فرآیند کاربرد فیبر کربن فوق کوتاه در زمینه الکترونیک

در زمینه اتلاف گرما الکترونیکی، استفاده از هدایت حرارتی الیاف کربن فوق کوتاه کلیدی است. با بهینه سازی درجه گرافیتی شدن فیبر کربن، می توان هدایت حرارتی آن را به بیش از 1000W/(mK) افزایش داد. در همین حال، برای اطمینان از تماس خوب آن با قطعات الکترونیکی، فناوری متالیزاسیون سطح، مانند آبکاری شیمیایی نیکل، می تواند مقاومت سطح فیبر کربن را تا بیش از 80٪ کاهش دهد.

فرآیند متالورژی پودر را می توان در ساخت هیت سینک های CPU کامپیوتر استفاده کرد. الیاف کربن فوق کوتاه با پودر فلز (به عنوان مثال پودر مس) مخلوط شده و تحت دما و فشار بالا پخته می شود. دمای تف جوشی به طور کلی 500 تا 900 درجه سانتی گراد و فشار 20 تا 50 مگاپاسکال است. این فرآیند فیبر کربن را قادر می‌سازد تا یک کانال هدایت گرما خوب با فلز ایجاد کند و راندمان اتلاف گرما را بهبود می‌بخشد.

از هوافضا تا صنعت خودرو تا الکترونیک، با نوآوری مداوم فناوری و بهینه سازی فرآیند، بسیار کوتاهفیبر کربندر زمینه های بیشتری بدرخشد و قدرت قدرتمندتری را برای علم و فناوری مدرن و توسعه صنعتی تزریق کند.