Na era actual de rápido avance tecnolóxico, os compostos de fibra de carbono están a facer un nome por si mesmos nunha ampla gama de campos debido ao seu rendemento superior. Desde as aplicacións de alta gama en aeroespacial ata as necesidades diarias de artigos deportivos, os compostos de fibra de carbono demostraron un gran potencial. Non obstante, para preparar compostos de fibra de carbono de alto rendemento, tratamento de activación defibras de carbonoé un paso crucial.
Imaxe do microscopio electrónico de superficie de fibra de carbono
A fibra de carbono, un material de fibra de alto rendemento, ten moitas propiedades convincentes. Está composto principalmente por carbono e ten unha estrutura filamentaria alongada. Desde o punto de vista da estrutura superficial, a superficie da fibra de carbono é relativamente lisa e ten menos grupos funcionais activos. Isto débese a que durante a preparación de fibras de carbono, a carbonización de alta temperatura e outros tratamentos fan que a superficie das fibras de carbono presente un estado máis inerte. Esta propiedade superficial trae unha serie de retos para a preparación de compostos de fibra de carbono.
A superficie lisa fai que o enlace entre a fibra de carbono e o material de matriz sexan débiles. Na preparación de compostos, é difícil que o material de matriz forme un forte vínculo na superficie dofibra de carbono, que afecta ao rendemento global do material composto. En segundo lugar, a falta de grupos funcionais activos limita a reacción química entre fibras de carbono e materiais de matriz. Isto fai que a unión interfacial entre os dous dependa principalmente de efectos físicos, como a inserción mecánica, etc., que a miúdo non é o suficientemente estable e é propensa á separación cando está sometido a forzas externas.
Diagrama esquemático do reforzo do intercambiador de pano de fibra de carbono por nanotubos de carbono
Para resolver estes problemas, o tratamento de activación das fibras de carbono faise necesario. Activadofibras de carbonoMostrar cambios significativos en varios aspectos.
O tratamento de activación aumenta a rugosidade superficial das fibras de carbono. A través da oxidación química, o tratamento con plasma e outros métodos, pódense gravar fosos e rañuras minúsculas na superficie das fibras de carbono, facendo que a superficie sexa rugosa. Esta superficie rugosa aumenta a área de contacto entre a fibra de carbono e o material do substrato, o que mellora o enlace mecánico entre ambos. Cando o material de matriz está unido á fibra de carbono, é capaz de incorporarse a estas estruturas rugosas, formando un enlace máis forte.
O tratamento de activación pode introducir unha abundancia de grupos funcionais reactivos na superficie da fibra de carbono. Estes grupos funcionais poden reaccionar químicamente cos grupos funcionais correspondentes no material da matriz para formar enlaces químicos. Por exemplo, o tratamento de oxidación pode introducir grupos hidroxilo, grupos carboxilo e outros grupos funcionais na superficie das fibras de carbono, que poden reaccionar coepoxigrupos na matriz de resina e así por diante para formar enlaces covalentes. A forza desta unión química é moi superior á do enlace físico, o que mellora moito a forza de unión interfacial entre a fibra de carbono e o material de matriz.
A enerxía superficial da fibra de carbono activada tamén aumenta significativamente. O aumento da enerxía superficial facilita que a fibra de carbono sexa mollada polo material da matriz, facilitando así a propagación e penetración do material de matriz na superficie da fibra de carbono. No proceso de preparación de compostos, o material de matriz pódese distribuír de xeito uniforme ao redor das fibras de carbono para formar unha estrutura máis densa. Isto non só mellora as propiedades mecánicas do material composto, senón que tamén mellora as súas outras propiedades, como a resistencia á corrosión e a estabilidade térmica.
As fibras de carbono activadas teñen múltiples vantaxes para a preparación de compostos de fibra de carbono.
En termos de propiedades mecánicas, a forza de unión interfacial entre o activadofibras de carbonoe o material de matriz é moi mellorado, o que permite aos compostos transferir mellor tensións cando se someten a forzas externas. Isto significa que as propiedades mecánicas de compostos como a forza e o módulo son melloradas significativamente. Por exemplo, no campo aeroespacial, que require propiedades mecánicas extremadamente altas, as pezas de aeronaves feitas con compostos de fibra de carbono activados son capaces de soportar maiores cargas de voo e mellorar a seguridade e fiabilidade da aeronave. No campo de artigos deportivos, como marcos de bicicletas, clubs de golf, etc., compostos de fibra de carbono activados poden proporcionar unha mellor resistencia e rixidez, ao tempo que reduce o peso e mellora a experiencia dos atletas.
En termos de resistencia á corrosión, debido á introdución de grupos funcionais reactivos na superficie das fibras de carbono activadas, estes grupos funcionais poden formar unión química máis estable co material da matriz, mellorando así a resistencia á corrosión dos compostos. Nalgunhas condicións ambientais duras, como o medio mariño, a industria química, etc., o activadoComposites de fibra de carbonoPode resistir mellor á erosión de medios corrosivos e ampliar a vida útil. Isto é de gran importancia para algúns equipos e estruturas que se usan en ambientes duros durante moito tempo.
En termos de estabilidade térmica, unha boa unión interfacial entre fibra de carbono activada e material de matriz pode mellorar a estabilidade térmica dos compostos. Baixo o ambiente de alta temperatura, os compostos poden manter mellores propiedades mecánicas e estabilidade dimensional e son menos propensas a deformación e danos. Isto fai que os compostos de fibra de carbono activados teñan amplas perspectivas de aplicacións en aplicacións de alta temperatura, como pezas de motor de automoción e pezas de extremo quente do motor de aviación.
En termos de procesamento de rendemento, as fibras de carbono activadas aumentaron a actividade superficial e unha mellor compatibilidade co material da matriz. Isto facilita o material de matriz infiltrarse e curar na superficie da fibra de carbono durante a preparación do material composto, mellorando así a eficiencia do procesamento e a calidade do produto. Ao mesmo tempo, a designación dos compostos de fibra de carbono activada tamén se mellora, permitíndolles personalizar para diferentes aplicacións e cumprir unha variedade de complexos requisitos de enxeñería.
Polo tanto, o tratamento de activación defibras de carbonoé unha ligazón clave na preparación de compostos de fibra de carbono de alto rendemento. A través do tratamento de activación, pódese mellorar a estrutura superficial da fibra de carbono para aumentar a rugosidade da superficie, introducir grupos funcionais activos e mellorar a enerxía superficial, para mellorar a forza de unión interfacial entre fibra de carbono e material de matriz e sentar a fundación Para a preparación de compostos de fibra de carbono con excelentes propiedades mecánicas, resistencia á corrosión, estabilidade térmica e rendemento de procesamento. Co progreso continuo da ciencia e da tecnoloxía, crese que a tecnoloxía de activación de fibra de carbono seguirá innovando e desenvolvendo, proporcionando un apoio máis forte para a ampla aplicación de compostos de fibra de carbono.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (tamén WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Enderezo: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Tempo de publicación: setembro de 04-2024