À l'ère d'aujourd'hui d'avancement technologique rapide, les composites en fibre de carbone se font un nom dans un large éventail de domaines en raison de leur performance supérieure. Des applications haut de gamme en aérospatiale aux besoins quotidiens des articles de sport, les composites en fibre de carbone ont montré un grand potentiel. Cependant, pour préparer des composites de fibre de carbone haute performance, le traitement d'activation defibres de carboneest une étape cruciale.
Image du microscope électronique de surface en fibre de carbone
La fibre de carbone, un matériau en fibre de performance haute performance, a de nombreuses propriétés convaincantes. Il est principalement composé de carbone et a une structure filamentaire allongée. Du point de vue de la structure de surface, la surface de la fibre de carbone est relativement lisse et a moins de groupes fonctionnels actifs. Cela est dû au fait que lors de la préparation des fibres de carbone, la carbonisation à haute température et d'autres traitements font que la surface des fibres de carbone présente un état plus inerte. Cette propriété de surface apporte une série de défis à la préparation des composites en fibre de carbone.
La surface lisse rend la liaison entre la fibre de carbone et le matériau de la matrice. Dans la préparation des composites, il est difficile pour le matériau matriciel de former une forte liaison à la surface de lafibre de carbone, qui affecte les performances globales du matériau composite. Deuxièmement, le manque de groupes fonctionnels actifs limite la réaction chimique entre les fibres de carbone et les matériaux matriciels. Cela fait que la liaison interfaciale entre les deux reposait principalement sur des effets physiques, tels que l'intégration mécanique, etc., qui n'est souvent pas assez stable et est sujette à la séparation lorsqu'il est soumis à des forces externes.
Diagramme schématique du renforcement intercouche du tissu en fibre de carbone par des nanotubes de carbone
Afin de résoudre ces problèmes, le traitement d'activation des fibres de carbone devient nécessaire. Activéfibres de carbonemontrent des changements importants dans plusieurs aspects.
Le traitement d'activation augmente la rugosité de surface des fibres de carbone. Grâce à l'oxydation chimique, au traitement du plasma et à d'autres méthodes, de minuscules puits et rainures peuvent être gravés à la surface des fibres de carbone, ce qui rend la surface rugueuse. Cette surface rugueuse augmente la zone de contact entre la fibre de carbone et le matériau du substrat, ce qui améliore la liaison mécanique entre les deux. Lorsque le matériau matriciel est lié à la fibre de carbone, il est mieux en mesure de s'intégrer dans ces structures rugueuses, formant une liaison plus forte.
Le traitement d'activation peut introduire une abondance de groupes fonctionnels réactifs à la surface de la fibre de carbone. Ces groupes fonctionnels peuvent réagir chimiquement avec les groupes fonctionnels correspondants dans le matériau de la matrice pour former des liaisons chimiques. Par exemple, le traitement d'oxydation peut introduire des groupes hydroxyles, des groupes carboxyle et d'autres groupes fonctionnels à la surface des fibres de carbone, qui peuvent réagir avec leépoxygroupes dans la matrice de résine et ainsi de suite pour former des liaisons covalentes. La résistance de cette liaison chimique est beaucoup plus élevée que celle de la liaison physique, ce qui améliore considérablement la résistance à la liaison interfaciale entre la fibre de carbone et le matériau matriciel.
L'énergie de surface de la fibre de carbone activée augmente également considérablement. L'augmentation de l'énergie de surface permet à la fibre de carbone de mouiller plus facilement par le matériau de la matrice, facilitant ainsi la propagation et la pénétration du matériau matriciel à la surface de la fibre de carbone. Dans le processus de préparation des composites, le matériau matriciel peut être réparti plus uniformément autour des fibres de carbone pour former une structure plus dense. Cela améliore non seulement les propriétés mécaniques du matériau composite, mais améliore également ses autres propriétés, telles que la résistance à la corrosion et la stabilité thermique.
Les fibres de carbone activées présentent de multiples avantages pour la préparation des composites de fibres de carbone.
En termes de propriétés mécaniques, la résistance à la liaison interfaciale entre l'activationfibres de carboneet le matériau matriciel est considérablement amélioré, ce qui permet aux composites de mieux transférer des contraintes lorsqu'elles sont soumises à des forces externes. Cela signifie que les propriétés mécaniques des composites telles que la résistance et le module sont considérablement améliorées. Par exemple, dans le champ aérospatial, qui nécessite des propriétés mécaniques extrêmement élevées, les pièces d'avion fabriquées avec des composites de fibre de carbone activées peuvent résister à des charges de vol plus élevées et à améliorer la sécurité et la fiabilité de l'avion. Dans le domaine des articles de sport, tels que des cadres de vélo, des clubs de golf, etc., les composites en fibre de carbone activés peuvent fournir une meilleure résistance et une meilleure rigidité, tout en réduisant le poids et en améliorant l'expérience des athlètes.
En termes de résistance à la corrosion, en raison de l'introduction de groupes fonctionnels réactifs à la surface des fibres de carbone activées, ces groupes fonctionnels peuvent former une liaison chimique plus stable avec le matériau matriciel, améliorant ainsi la résistance à la corrosion des composites. Dans certaines conditions environnementales difficiles, comme le milieu marin, l'industrie chimique, etc., l'activationcomposites en fibre de carbonepeut mieux résister à l'érosion des médias corrosifs et prolonger la durée de vie. Ceci est d'une grande importance pour certains équipements et structures utilisés dans des environnements difficiles pendant longtemps.
En termes de stabilité thermique, une bonne liaison interfaciale entre la fibre de carbone activée et le matériau matriciel peut améliorer la stabilité thermique des composites. Dans l'environnement à haute température, les composites peuvent maintenir de meilleures propriétés mécaniques et une stabilité dimensionnelle et sont moins sujettes à la déformation et aux dommages. Cela fait que les composites en fibre de carbone activés ont de larges perspectives d'application dans des applications à haute température, telles que les pièces de moteur automobile et les pièces à extrémité chaude du moteur d'aviation.
En termes de performances de traitement, les fibres de carbone activées ont une activité de surface accrue et une meilleure compatibilité avec le matériau matriciel. Cela facilite l'infiltrage du matériau matriciel et guérir à la surface de la fibre de carbone pendant la préparation du matériau composite, améliorant ainsi l'efficacité de traitement et la qualité du produit. Dans le même temps, la conception des composites de fibre de carbone activées est également améliorée, ce qui leur permet de personnaliser pour différentes applications et de répondre à une variété d'exigences d'ingénierie complexes.
Par conséquent, traitement d'activation defibres de carboneest un lien clé dans la préparation de composites de fibres de carbone haute performance. Grâce au traitement d'activation, la structure de surface de la fibre de carbone peut être améliorée pour augmenter la rugosité de la surface, introduire des groupes fonctionnels actifs et améliorer l'énergie de surface, afin d'améliorer la résistance à la liaison interfaciale entre la fibre de carbone et le matériau matriciel, et poser les bases Pour la préparation des composites en fibre de carbone avec d'excellentes propriétés mécaniques, une résistance à la corrosion, une stabilité thermique et des performances de traitement. Avec le progrès continu de la science et de la technologie, on pense que la technologie d'activation des fibres de carbone continuera d'innover et de se développer, fournissant un soutien plus fort à l'application large des composites en fibre de carbone.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (également WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresse: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Heure du poste: Sep-04-2024