Essendo un elemento chiave nel campo dei compositi avanzati, la fibra di carbonio ultracorta, con le sue proprietà uniche, ha suscitato un'attenzione diffusa in molti campi industriali e tecnologici. Fornisce una soluzione completamente nuova per materiali ad alte prestazioni e una comprensione approfondita delle tecnologie e dei processi applicativi è essenziale per guidare lo sviluppo delle industrie correlate.
Micrografie elettroniche di fibre di carbonio ultracorte
Tipicamente, la lunghezza delle fibre di carbonio ultracorte è compresa tra 0,1 e 5 mm e la loro densità è bassa, pari a 1,7 – 2 g/cm³. Con una bassa densità di 1,7 – 2,2 g/cm³, una resistenza alla trazione di 3000 – 7000 MPa e un modulo di elasticità di 200 – 700 GPa, queste eccellenti proprietà meccaniche costituiscono la base per il suo utilizzo in strutture portanti. Inoltre, ha un'eccellente resistenza alle alte temperature e può sopportare temperature elevate superiori a 2000°C in un'atmosfera non ossidante.
Tecnologia applicativa e processo della fibra di carbonio ultracorta in campo aerospaziale
Nel campo aerospaziale la fibra di carbonio ultracorta viene utilizzata principalmente per rinforzareresinacompositi a matrice. La chiave della tecnologia è rendere la fibra di carbonio uniformemente dispersa nella matrice di resina. Ad esempio, l'adozione della tecnologia di dispersione ad ultrasuoni può interrompere efficacemente il fenomeno dell'agglomerazione della fibra di carbonio, in modo che il coefficiente di dispersione raggiunga oltre il 90%, garantendo la coerenza delle proprietà del materiale. Allo stesso tempo, l'uso della tecnologia di trattamento superficiale delle fibre, come l'uso diagente di accoppiamentotrattamento, può rendere ilfibra di carbonioe la forza di adesione all'interfaccia della resina è aumentata del 30% – 50%.
Nella produzione di ali di aerei e altri componenti strutturali, viene utilizzato il processo di pressatura a caldo. Innanzitutto, la fibra di carbonio ultracorta e la resina mescolate con una certa proporzione di prepreg, stratificate nel serbatoio della pressa a caldo. Viene quindi polimerizzato e modellato a una temperatura di 120 – 180°C e una pressione di 0,5 – 1,5 MPa. Questo processo può scaricare efficacemente le bolle d'aria nel materiale composito per garantire la densità e le prestazioni elevate dei prodotti.
Tecnologie e processi per l'applicazione della fibra di carbonio ultracorta nell'industria automobilistica
Quando si applica la fibra di carbonio ultracorta alle parti automobilistiche, l’attenzione è posta sul miglioramento della sua compatibilità con il materiale di base. Aggiungendo compatibilizzanti specifici, l'adesione interfacciale tra fibre di carbonio e materiali di base (espolipropilene, ecc.) può essere aumentato di circa il 40%. Allo stesso tempo, al fine di migliorare le prestazioni in ambienti di stress complessi, viene utilizzata la tecnologia di progettazione dell'orientamento delle fibre per regolare la direzione dell'allineamento delle fibre in base alla direzione dello stress sulla parte.
Il processo di stampaggio a iniezione viene spesso utilizzato nella produzione di componenti come i cofani delle automobili. Le fibre di carbonio ultracorte vengono mescolate con particelle di plastica e quindi iniettate nella cavità dello stampo mediante alta temperatura e pressione. La temperatura di iniezione è generalmente di 200 – 280 ℃, la pressione di iniezione è di 50 – 150 MPa. Questo processo può realizzare lo stampaggio rapido di parti dalla forma complessa e può garantire la distribuzione uniforme delle fibre di carbonio nei prodotti.
Tecnologia e processo di applicazione della fibra di carbonio ultracorta nel campo dell'elettronica
Nel campo della dissipazione elettronica del calore, l’utilizzo della conduttività termica delle fibre di carbonio ultracorte è fondamentale. Ottimizzando il grado di grafitizzazione della fibra di carbonio, la sua conduttività termica può essere aumentata fino a oltre 1000 W/(mK). Nel frattempo, per garantire un buon contatto con i componenti elettronici, la tecnologia di metallizzazione superficiale, come la nichelatura chimica, può ridurre la resistenza superficiale della fibra di carbonio di oltre l'80%.
Il processo di metallurgia delle polveri può essere utilizzato nella produzione di dissipatori di calore per CPU di computer. La fibra di carbonio ultracorta viene miscelata con polvere metallica (ad esempio polvere di rame) e sinterizzata ad alta temperatura e pressione. La temperatura di sinterizzazione è generalmente di 500 – 900°C e la pressione è di 20 – 50 MPa. Questo processo consente alla fibra di carbonio di formare un buon canale di conduzione del calore con il metallo e migliora l'efficienza di dissipazione del calore.
Dall'aerospaziale all'automotive fino all'elettronica, con la continua innovazione tecnologica e l'ottimizzazione dei processi, in tempi ultra brevifibra di carboniobrillerà in più campi, infondendo un potere più potente alla scienza e alla tecnologia moderne e allo sviluppo industriale.
Orario di pubblicazione: 20 dicembre 2024