오늘날의 빠른 기술 발전 시대에 탄소 섬유 복합재는 우수한 성능으로 인해 광범위한 분야에서 자신의 이름을 만들고 있습니다. 항공 우주의 고급 응용에서 스포츠 용품의 일상적인 요구에 이르기까지 탄소 섬유 복합재는 큰 잠재력을 보여주었습니다. 그러나 고성능 탄소 섬유 복합재를 준비하기 위해 활성화 처리탄소 섬유중요한 단계입니다.
탄소 섬유 표면 전자 현미경 사진
고성능 섬유 재료 인 탄소 섬유에는 많은 매력적인 특성이 있습니다. 주로 탄소로 구성되어 있으며 길쭉한 필라멘트 구조를 가지고 있습니다. 표면 구조의 관점에서, 탄소 섬유의 표면은 비교적 매끄럽고 활성 기능 그룹이 적다. 이는 탄소 섬유의 제조 중에 고온 탄화 및 기타 처리가 탄소 섬유의 표면이 더 불활성 상태를 나타 내기 때문입니다. 이 표면 특성은 탄소 섬유 복합재의 제조에 일련의 도전을 가져옵니다.
매끄러운 표면은 탄소 섬유와 매트릭스 재료 사이의 결합을 약하게 만듭니다. 복합재의 준비에서, 매트릭스 재료가 표면에 강한 결합을 형성하는 것은 어렵다.탄소 섬유복합재의 전반적인 성능에 영향을 미칩니다. 둘째, 활성 기능 그룹의 부족은 탄소 섬유와 매트릭스 재료 사이의 화학 반응을 제한한다. 이것은 두 가지 사이의 계면 결합이 주로 기계적 임베딩 등과 같은 물리적 효과에 의존하게되며, 이는 종종 안정적이지 않고 외부 힘에 노출 될 때 분리되기 쉽다.
탄소 나노 튜브에 의한 탄소 섬유 천의 인터레이어 강화의 개략도
이러한 문제를 해결하기 위해서는 탄소 섬유의 활성화 처리가 필요합니다. 활성화탄소 섬유여러 측면에서 중대한 변화를 보여줍니다.
활성화 처리는 탄소 섬유의 표면 거칠기를 증가시킨다. 화학적 산화, 혈장 처리 및 기타 방법을 통해 작은 구덩이와 그루브를 탄소 섬유의 표면으로 에칭하여 표면을 거칠게 할 수 있습니다. 이 거친 표면은 탄소 섬유와 기판 재료 사이의 접촉 면적을 증가시켜 둘 사이의 기계적 결합을 향상시킨다. 매트릭스 재료가 탄소 섬유에 결합되면, 이러한 거친 구조에 더 잘 삽입되어 더 강한 결합을 형성 할 수 있습니다.
활성화 처리는 탄소 섬유의 표면에 풍부한 반응성 기능 그룹을 도입 할 수있다. 이들 기능 그룹은 매트릭스 재료의 상응하는 기능 그룹과 화학적으로 반응하여 화학적 결합을 형성 할 수있다. 예를 들어, 산화 처리는 탄소 섬유 표면에 하이드 록실기, 카르 복실기 및 기타 기능 그룹을 도입 할 수 있으며, 이는 탄소 섬유 표면에에폭시공유 결합을 형성하기 위해 수지 매트릭스의 그룹. 이 화학적 결합의 강도는 물리적 결합의 강도보다 훨씬 높으며, 이는 탄소 섬유와 매트릭스 재료 사이의 계면 결합 강도를 크게 향상시킨다.
활성화 된 탄소 섬유의 표면 에너지도 크게 증가한다. 표면 에너지의 증가는 매트릭스 재료에 의해 탄소 섬유가 더 쉽게 습격하여 탄소 섬유의 표면에서 매트릭스 재료의 확산 및 침투를 용이하게한다. 복합재를 제조하는 과정에서, 매트릭스 재료는 탄소 섬유 주위에보다 고르게 분포되어보다 밀도가 높은 구조를 형성 할 수있다. 이것은 복합 재료의 기계적 특성을 향상시킬뿐만 아니라 부식성 및 열 안정성과 같은 다른 특성을 향상시킵니다.
활성탄 섬유는 탄소 섬유 복합재의 제조에 여러 가지 장점이있다.
기계적 특성 측면에서 활성화 된 계면 결합 강도탄소 섬유그리고 매트릭스 재료는 크게 개선되어 복합재가 외부 힘에 노출 될 때 더 나은 전달 응력을 발휘할 수 있습니다. 이는 강도 및 모듈러스와 같은 복합재의 기계적 특성이 크게 향상됨을 의미합니다. 예를 들어, 매우 높은 기계적 특성이 필요한 항공 우주 분야에서 활성탄 섬유 복합재로 만든 항공기 부품은 더 큰 비행 부하를 견딜 수 있고 항공기의 안전성과 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다. 자전거 프레임, 골프 클럽 등과 같은 스포츠 용품 분야에서 활성 탄소 섬유 복합재는 더 나은 강도와 강성을 제공하면서 체중을 줄이고 운동 선수의 경험을 향상시킬 수 있습니다.
부식성 측면에서, 활성탄 섬유 표면에 반응성 기능 그룹의 도입으로 인해, 이들 기능성 그룹은 매트릭스 재료와보다 안정적인 화학적 결합을 형성하여 복합재의 부식 저항을 향상시킬 수있다. 해양 환경, 화학 산업 등과 같은 가혹한 환경 조건에서 활성화 된탄소 섬유 복합재부식성 매체의 침식에 더 잘 저항하고 서비스 수명을 확장 할 수 있습니다. 이것은 가혹한 환경에서 오랫동안 사용되는 일부 장비 및 구조에 큰 의미가 있습니다.
열 안정성 측면에서, 활성탄 섬유와 매트릭스 재료 사이의 우수한 계면 결합은 복합재의 열 안정성을 향상시킬 수있다. 고온 환경에서 복합재는 더 나은 기계적 특성과 치수 안정성을 유지할 수 있으며 변형 및 손상이 덜 발생합니다. 이로 인해 활성화 된 탄소 섬유 복합재는 자동차 엔진 부품 및 항공 엔진 핫 엔드 부품과 같은 고온 응용 분야에서 광범위한 응용 전망을 갖습니다.
가공 성능 측면에서, 활성화 된 탄소 섬유는 표면 활성을 증가시키고 매트릭스 재료와 더 나은 호환성을 갖는다. 이를 통해 복합 재료를 제조하는 동안 매트릭스 재료가 탄소 섬유의 표면에 침투하고 경화 될 수 있으므로 가공 효율 및 제품 품질이 향상됩니다. 동시에, 활성화 된 탄소 섬유 복합재의 설계 가능성도 향상되어 다양한 응용 분야에 맞게 사용자 정의하고 다양한 복잡한 엔지니어링 요구 사항을 충족시킬 수 있습니다.
따라서 활성화 처리탄소 섬유고성능 탄소 섬유 복합재를 준비하는 데 핵심 링크입니다. 활성화 처리를 통해, 탄소 섬유의 표면 구조는 표면 거칠기를 증가시키고, 활성 기능 그룹을 도입하며, 표면 에너지를 개선하여 탄소 섬유와 매트릭스 재료 사이의 계면 결합 강도를 향상시키고, 우수한 기계적 특성, 주름성 저항성, 열 안정성 및 공정 성능을 갖는 탄소 섬유 복합재의 제조를위한 기초를 세우기 위해 개선 될 수있다. 과학과 기술의 지속적인 발전으로, 탄소 섬유 활성화 기술은 계속해서 혁신하고 발전하여 탄소 섬유 복합재의 광범위한 적용을 강력하게 지원할 것이라고 믿어집니다.
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