Di era kemajuan teknologi yang cepat saat ini, komposit serat karbon membuat nama untuk diri mereka sendiri di berbagai bidang karena kinerja superior mereka. Dari aplikasi kelas atas dalam ruang angkasa hingga kebutuhan harian barang-barang olahraga, komposit serat karbon telah menunjukkan potensi besar. Namun, untuk menyiapkan komposit serat karbon berkinerja tinggi, perlakuan aktivasiserat karbonadalah langkah penting.
Gambar mikroskop elektron permukaan serat karbon
Serat karbon, bahan serat berkinerja tinggi, memiliki banyak sifat menarik. Ini terutama terdiri dari karbon dan memiliki struktur filamen yang memanjang. Dari sudut pandang struktur permukaan, permukaan serat karbon relatif halus dan memiliki lebih sedikit gugus fungsional aktif. Hal ini disebabkan oleh fakta bahwa selama persiapan serat karbon, karbonisasi suhu tinggi dan perawatan lainnya membuat permukaan serat karbon menunjukkan keadaan lebih lembam. Properti permukaan ini membawa serangkaian tantangan untuk persiapan komposit serat karbon.
Permukaan halus membuat ikatan antara serat karbon dan matriks matriks lemah. Dalam persiapan komposit, sulit bagi bahan matriks untuk membentuk ikatan yang kuat di permukaanserat karbon, yang mempengaruhi kinerja keseluruhan bahan komposit. Kedua, kurangnya kelompok fungsional aktif membatasi reaksi kimia antara serat karbon dan bahan matriks. Hal ini membuat ikatan antarmuka antara keduanya terutama bergantung pada efek fisik, seperti penyematan mekanis, dll., Yang seringkali tidak cukup stabil dan rentan terhadap pemisahan ketika mengalami kekuatan eksternal.
Diagram skematik penguatan interlayer kain serat karbon dengan nanotube karbon
Untuk menyelesaikan masalah ini, pengobatan aktivasi serat karbon menjadi perlu. Diaktifkanserat karbonmenunjukkan perubahan signifikan dalam beberapa aspek.
Perawatan aktivasi meningkatkan kekasaran permukaan serat karbon. Melalui oksidasi kimia, perlakuan plasma dan metode lainnya, lubang kecil dan alur dapat diukir ke permukaan serat karbon, membuat permukaan kasar. Permukaan kasar ini meningkatkan area kontak antara serat karbon dan bahan substrat, yang meningkatkan ikatan mekanik antara keduanya. Ketika bahan matriks terikat pada serat karbon, ia lebih mampu menanamkan dirinya ke dalam struktur kasar ini, membentuk ikatan yang lebih kuat.
Perawatan aktivasi dapat memperkenalkan kelimpahan gugus fungsional reaktif pada permukaan serat karbon. Kelompok fungsional ini dapat bereaksi secara kimiawi dengan gugus fungsional yang sesuai dalam bahan matriks untuk membentuk ikatan kimia. Misalnya, pengobatan oksidasi dapat memperkenalkan gugus hidroksil, gugus karboksil dan gugus fungsional lainnya pada permukaan serat karbon, yang dapat bereaksi denganepoksiGrup dalam matriks resin dan seterusnya untuk membentuk ikatan kovalen. Kekuatan ikatan kimia ini jauh lebih tinggi daripada ikatan fisik, yang sangat meningkatkan kekuatan ikatan antarmuka antara serat karbon dan bahan matriks.
Energi permukaan serat karbon aktif juga meningkat secara signifikan. Peningkatan energi permukaan memudahkan serat karbon dibasahi oleh bahan matriks, sehingga memfasilitasi penyebaran dan penetrasi bahan matriks pada permukaan serat karbon. Dalam proses mempersiapkan komposit, bahan matriks dapat didistribusikan secara lebih merata di sekitar serat karbon untuk membentuk struktur yang lebih padat. Ini tidak hanya meningkatkan sifat mekanik dari bahan komposit, tetapi juga meningkatkan sifat lainnya, seperti ketahanan korosi dan stabilitas termal.
Serat karbon aktif memiliki banyak keunggulan untuk persiapan komposit serat karbon.
Dalam hal sifat mekanik, kekuatan ikatan antarmuka antara yang diaktifkanserat karbondan bahan matriks sangat ditingkatkan, yang memungkinkan komposit untuk mentransfer tekanan yang lebih baik ketika mengalami kekuatan eksternal. Ini berarti bahwa sifat mekanik komposit seperti kekuatan dan modulus secara signifikan ditingkatkan. Misalnya, di bidang kedirgantaraan, yang membutuhkan sifat mekanik yang sangat tinggi, bagian pesawat yang dibuat dengan komposit serat karbon aktif dapat menahan beban penerbangan yang lebih besar dan meningkatkan keamanan dan keandalan pesawat. Di bidang barang olahraga, seperti bingkai sepeda, klub golf, dll., Komposit serat karbon aktif dapat memberikan kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, sambil mengurangi berat badan dan meningkatkan pengalaman atlet.
Dalam hal resistensi korosi, karena pengenalan gugus fungsional reaktif pada permukaan serat karbon aktif, gugus fungsional ini dapat membentuk ikatan kimia yang lebih stabil dengan bahan matriks, sehingga meningkatkan resistensi korosi komposit. Dalam beberapa kondisi lingkungan yang keras, seperti lingkungan laut, industri kimia, dll., Yang diaktifkanKomposit Serat Karbondapat lebih baik menolak erosi media korosif dan memperluas masa pakai. Ini sangat penting untuk beberapa peralatan dan struktur yang digunakan di lingkungan yang keras untuk waktu yang lama.
Dalam hal stabilitas termal, ikatan antarmuka yang baik antara serat karbon aktif dan bahan matriks dapat meningkatkan stabilitas termal komposit. Di bawah lingkungan suhu tinggi, komposit dapat mempertahankan sifat mekanik yang lebih baik dan stabilitas dimensi, dan kurang rentan terhadap deformasi dan kerusakan. Hal ini membuat komposit serat karbon aktif memiliki prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi suhu tinggi, seperti bagian mesin otomotif dan bagian akhir mesin penerbangan.
Dalam hal pemrosesan kinerja, serat karbon aktif telah meningkatkan aktivitas permukaan dan kompatibilitas yang lebih baik dengan bahan matriks. Hal ini memudahkan bahan matriks untuk menyusup dan menyembuhkan pada permukaan serat karbon selama persiapan bahan komposit, sehingga meningkatkan efisiensi pemrosesan dan kualitas produk. Pada saat yang sama, kemampuan desain komposit serat karbon aktif juga ditingkatkan, memungkinkan mereka untuk disesuaikan untuk aplikasi yang berbeda dan untuk memenuhi berbagai persyaratan rekayasa yang kompleks.
Oleh karena itu, pengobatan aktivasiserat karbonadalah tautan utama dalam persiapan komposit serat karbon berkinerja tinggi. Melalui perlakuan aktivasi, struktur permukaan serat karbon dapat ditingkatkan untuk meningkatkan kekasaran permukaan, memperkenalkan gugus fungsional aktif, dan meningkatkan energi permukaan, sehingga meningkatkan kekuatan ikatan antarmuka antara serat karbon dan bahan matriks, dan meletakkan dasar untuk persiapan komposit serat karbon dengan sifat mekanik yang sangat baik, ketahanan korosi, stabilitas termal dan kinerja proses. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berkelanjutan, diyakini bahwa teknologi aktivasi serat karbon akan terus berinovasi dan berkembang, memberikan dukungan yang lebih kuat untuk aplikasi komposit serat karbon yang luas.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
G: +86 18683776368 (juga WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Waktu pos: Sep-04-2024