U današnjem dobu brzog tehnološkog napretka, kompoziti od ugljičnih vlakana daju ime za sebe u širokom rasponu polja zbog svojih vrhunskih performansi. Od vrhunskih aplikacija u zrakoplovnim do svakodnevnih potreba sportske robe, kompoziti od ugljičnih vlakana pokazali su veliki potencijal. Međutim, pripremiti kompozite visokog učinka ugljičnih vlakana, aktivacijsko liječenjeugljična vlaknaje presudan korak.
Slika mikroskopa za površinski elektronski mikroskop od ugljičnih vlakana
Ugljična vlakna, materijal visokih performansi, ima mnogo uvjerljivih svojstava. Uglavnom se sastoji od ugljika i ima izduženu filamentarnu strukturu. S gledišta površinske strukture, površina ugljičnih vlakana je relativno glatka i ima manje aktivnih funkcionalnih skupina. To je zbog činjenice da tijekom pripreme ugljičnih vlakana, karbonizacija i drugi tretmani visoke temperature čine površinu ugljičnih vlakana predstavljaju inertno stanje. Ovo površinsko svojstvo donosi niz izazova u pripremi kompozita ugljičnih vlakana.
Glatka površina čini vezu između ugljičnih vlakana i matričnog materijala slabim. U pripremi kompozita teško je da matrični materijal stvori snažnu vezu na površiniugljična vlakna, što utječe na ukupne performanse kompozitnog materijala. Drugo, nedostatak aktivnih funkcionalnih skupina ograničava kemijsku reakciju između ugljičnih vlakana i matričnih materijala. Zbog toga se interfacijalna veza između njih dvoje uglavnom oslanja na fizičke učinke, poput mehaničkog ugradnje itd., Što često nije dovoljno stabilno i sklono je razdvajanju kada je podvrgnut vanjskim silama.
Shematski dijagram međuslojnog ojačanja krpe od ugljičnih vlakana od ugljičnih nanocjevčica
Da bi se riješile ove probleme, potrebno je aktivacijsko liječenje ugljičnih vlakana. Aktiviranugljična vlaknapokazuju značajne promjene u nekoliko aspekata.
Aktivacijski tretman povećava površinsku hrapavost ugljičnih vlakana. Kroz kemijsku oksidaciju, tretman u plazmi i druge metode, sitne jame i žljebovi mogu se urezati u površinu ugljičnih vlakana, što površinu čini grubnom. Ova gruba površina povećava kontaktno područje između ugljičnih vlakana i materijala supstrata, što poboljšava mehaničku vezu između njih dvojice. Kad je matrični materijal vezan za ugljična vlakna, bolje se može ugraditi u ove grube strukture, tvoreći jaču vezu.
Aktivacijski tretman može uvesti obilje reaktivnih funkcionalnih skupina na površini ugljičnih vlakana. Ove funkcionalne skupine mogu kemijski reagirati s odgovarajućim funkcionalnim skupinama u matričnom materijalu kako bi se stvorile kemijske veze. Na primjer, oksidacijski tretman može uvesti hidroksilne skupine, karboksilne skupine i druge funkcionalne skupine na površini ugljičnih vlakana, što može reagirati sepoksidanGrupe u matrici smole i tako dalje kako bi tvorile kovalentne veze. Čvrstoća ovog kemijskog veza mnogo je veća od fizičke vezivanja, što uvelike poboljšava međufazijsku čvrstoću veza između ugljičnih vlakana i matričnog materijala.
Površinska energija vlakana s aktivnim ugljikom također se značajno povećava. Povećanje površinske energije olakšava vlaknastim vlaknima matričnim materijalom, što olakšava širenje i prodor materijala matrice na površini ugljičnih vlakana. U procesu pripreme kompozita, materijal matrice može se ravnomjerno rasporediti oko ugljičnih vlakana kako bi tvorio gušću strukturu. To ne samo da poboljšava mehanička svojstva kompozitnog materijala, već i poboljšava njegova druga svojstva, poput otpornosti na koroziju i toplinske stabilnosti.
Aktivirana ugljična vlakna imaju višestruke prednosti za pripremu kompozita ugljičnih vlakana.
U smislu mehaničkih svojstava, međufazna čvrstoća vezanja između aktiviranogugljična vlaknaa materijal matrice je uvelike poboljšan, što kompozitima omogućuje bolje prenošenje naprezanja kada su podvrgnuti vanjskim silama. To znači da su mehanička svojstva kompozita poput čvrstoće i modula značajno poboljšana. Na primjer, u zrakoplovnom polju, koje zahtijeva izuzetno visoke mehaničke svojstva, dijelovi zrakoplova napravljeni od kompozita s aktivnim ugljičnim vlaknima mogu izdržati veća opterećenja leta i poboljšati sigurnost i pouzdanost zrakoplova. Na području sportske robe, kao što su okviri bicikala, golf klubovi itd., Aktivirani kompoziti od ugljičnih vlakana mogu pružiti bolju snagu i krutost, istovremeno smanjujući težinu i poboljšavajući iskustvo sportaša.
U smislu otpornosti na koroziju, zbog uvođenja reaktivnih funkcionalnih skupina na površini vlakana aktivnog ugljika, ove funkcionalne skupine mogu formirati stabilniju kemijsku vezu s matričnim materijalom, poboljšavajući na taj način otpornost na koroziju kompozita. U nekim teškim okolišnim uvjetima, poput morskog okoliša, kemijske industrije itd., AktiviranoKompoziti od ugljičnih vlakanaMože se bolje oduprijeti eroziji korozivnih medija i proširiti život. Ovo je od velikog značaja za neku opremu i strukture koje se dugo koriste u teškim okruženjima.
U smislu toplinske stabilnosti, dobra međufacijalna veza između materijala aktivnog ugljika i matriksa može poboljšati toplinsku stabilnost kompozita. U okruženju visoke temperature, kompoziti mogu održavati bolja mehanička svojstva i dimenzionalnu stabilnost, a manje su skloni deformaciji i oštećenju. Zbog toga kompoziti aktivnog ugljika imaju široke izglede za primjenu u aplikacijama s visokim temperaturama, kao što su dijelovi automobilskih motora i vrući dijelovi zrakoplovnog motora.
U pogledu performansi obrade, vlakna s aktivnim ugljikom imaju povećanu površinsku aktivnost i bolju kompatibilnost s matričnim materijalom. To olakšava matrični materijal da se infiltrira i izliječi na površini ugljičnih vlakana tijekom pripreme kompozitnog materijala, poboljšavajući na taj način učinkovitost obrade i kvalitetu proizvoda. Istodobno, poboljšana je i određivanje kompozita aktivnog ugljika, omogućavajući im prilagodbu za različite primjene i ispunjavaju različite složene inženjerske zahtjeve.
Stoga, aktivacijski tretmanugljična vlaknaključna je veza u pripremi kompozita visokih performansi ugljičnih vlakana. Kroz tretman aktivacijom, površinska struktura karbonskih vlakana može se poboljšati kako bi se povećala hrapavost površine, unijela aktivne funkcionalne skupine i poboljšala površinsku energiju, kako bi se poboljšala međufazna čvrstoća veza između materijala od ugljičnih vlakana i matrice, te postavila temelj za pripremu kompozita ugljičnih vlakana s izvrsnim mehalnim svojstvima, korozijskom rezistencijom, Terming Spojivom. Uz kontinuirani napredak znanosti i tehnologije, vjeruje se da će tehnologija aktivacije ugljičnih vlakana nastaviti inovirati i razvijati se, pružajući jaču potporu širokoj primjeni kompozita ugljičnih vlakana.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (također WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: br.398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang, Šangaj
Post Vrijeme: SEP-04-2024