Šiandienos sparčios technologinės pažangos eroje anglies pluošto kompozitai išgarsėja įvairiose srityse dėl savo puikių savybių. Anglies pluošto kompozitai parodė didelį potencialą nuo aukščiausios klasės aviacijos ir kosmoso reikmenų iki kasdienių sporto prekių poreikių. Tačiau norint paruošti didelio našumo anglies pluošto kompozitus, atliekamas aktyvinimasanglies pluoštaiyra esminis žingsnis.
Anglies pluošto paviršiaus elektroninio mikroskopo vaizdas
Anglies pluoštas, didelio našumo pluošto medžiaga, turi daug įtikinamų savybių. Jis daugiausia sudarytas iš anglies ir turi pailgą gijinę struktūrą. Paviršiaus struktūros požiūriu anglies pluošto paviršius yra gana lygus ir turi mažiau aktyvių funkcinių grupių. Taip yra dėl to, kad ruošiant anglies pluoštą aukštos temperatūros karbonizacija ir kiti apdorojimo būdai padaro anglies pluošto paviršių inertiškesnę. Ši paviršiaus savybė sukelia daugybę iššūkių ruošiant anglies pluošto kompozitus.
Dėl lygaus paviršiaus anglies pluošto ir matricos medžiagos ryšys silpnas. Ruošiant kompozitus, matricinei medžiagai sunku sudaryti tvirtą sukibimą su matricos paviršiumi.anglies pluoštas, kuris turi įtakos bendram kompozicinės medžiagos veikimui. Antra, aktyvių funkcinių grupių trūkumas riboja cheminę reakciją tarp anglies pluošto ir matricinių medžiagų. Dėl to sąsajos ryšys tarp dviejų daugiausia priklauso nuo fizinių efektų, tokių kaip mechaninis įterpimas ir kt., kuris dažnai nėra pakankamai stabilus ir yra linkęs atsiskirti, kai jį veikia išorinės jėgos.
Anglies pluošto audinio tarpsluoksnio sutvirtinimo anglies nanovamzdeliais schema
Norint išspręsti šias problemas, būtinas anglies pluošto aktyvinimas. Aktyvuotaanglies pluoštairodo reikšmingus pokyčius keliais aspektais.
Aktyvinimo apdorojimas padidina anglies pluošto paviršiaus šiurkštumą. Taikant cheminę oksidaciją, apdorojimą plazma ir kitais metodais, į anglies pluošto paviršių galima išgraviruoti mažytes duobutes ir griovelius, todėl paviršius tampa grubus. Šis grubus paviršius padidina anglies pluošto ir pagrindo medžiagos sąlyčio plotą, o tai pagerina mechaninį ryšį tarp jų. Kai matricinė medžiaga yra surišta su anglies pluoštu, ji geriau gali įsiterpti į šias grubias struktūras, sudarydama stipresnį ryšį.
Aktyvinimo apdorojimas gali sukelti daugybę reaktyvių funkcinių grupių anglies pluošto paviršiuje. Šios funkcinės grupės gali chemiškai reaguoti su atitinkamomis funkcinėmis grupėmis matricos medžiagoje, sudarydamos cheminius ryšius. Pavyzdžiui, oksiduojantis anglies pluošto paviršiuje gali atsirasti hidroksilo grupių, karboksilo grupių ir kitų funkcinių grupių, kurios gali reaguoti suepoksidinėgrupės dervos matricoje ir taip toliau, kad susidarytų kovalentiniai ryšiai. Šio cheminio sukibimo stiprumas yra daug didesnis nei fizinio sukibimo, o tai labai pagerina anglies pluošto ir matricos medžiagos sąsajos sukibimo stiprumą.
Taip pat žymiai padidėja aktyvintos anglies pluošto paviršiaus energija. Padidėjus paviršiaus energijai, anglies pluoštą lengviau sudrėkinti matricos medžiaga, taip palengvinant matricos medžiagos plitimą ir prasiskverbimą į anglies pluošto paviršių. Ruošiant kompozitus, matricos medžiaga gali būti tolygiau paskirstyta aplink anglies pluoštus, kad susidarytų tankesnė struktūra. Tai ne tik pagerina mechanines kompozitinės medžiagos savybes, bet ir pagerina kitas jos savybes, tokias kaip atsparumas korozijai ir terminis stabilumas.
Aktyvintos anglies pluoštai turi daug privalumų ruošiant anglies pluošto kompozitus.
Kalbant apie mechanines savybes, sąsajos sukibimo stiprumas tarp aktyvuotųanglies pluoštaiir matricos medžiaga yra labai patobulinta, o tai leidžia kompozitams geriau perduoti įtempius, kai juos veikia išorinės jėgos. Tai reiškia, kad žymiai pagerėjo mechaninės kompozitų savybės, tokios kaip stiprumas ir modulis. Pavyzdžiui, aviacijos ir kosmoso srityje, kuriai reikia itin aukštų mechaninių savybių, orlaivių dalys, pagamintos iš aktyvintos anglies pluošto kompozitų, gali atlaikyti didesnes skrydžio apkrovas ir pagerinti orlaivio saugumą bei patikimumą. Sporto prekių, tokių kaip dviračių rėmai, golfo lazdos ir kt., srityje aktyvintos anglies pluošto kompozitai gali užtikrinti didesnį stiprumą ir standumą, kartu sumažinti svorį ir pagerinti sportininkų patirtį.
Kalbant apie atsparumą korozijai, dėl reaktyvių funkcinių grupių įvedimo į aktyvintos anglies pluošto paviršių šios funkcinės grupės gali sudaryti stabilesnį cheminį ryšį su matricine medžiaga, taip pagerindamos kompozitų atsparumą korozijai. Kai kuriose atšiauriose aplinkos sąlygose, pvz., jūrų aplinkoje, chemijos pramonėje ir kt., suaktyvinamaanglies pluošto kompozitaigali geriau atsispirti korozinių medžiagų erozijai ir prailginti tarnavimo laiką. Tai labai svarbu kai kuriai įrangai ir konstrukcijoms, kurios ilgą laiką naudojamos atšiaurioje aplinkoje.
Kalbant apie šiluminį stabilumą, geras aktyvintos anglies pluošto ir matricos medžiagos sąsajos ryšys gali pagerinti kompozitų šiluminį stabilumą. Esant aukštai temperatūrai, kompozitai gali išlaikyti geresnes mechanines savybes ir matmenų stabilumą, yra mažiau linkę deformuotis ir pažeisti. Dėl to aktyvintos anglies pluošto kompozitai turi platų pritaikymo perspektyvą aukštoje temperatūroje, pavyzdžiui, automobilių variklių dalyse ir aviacijos variklių karštosios galinės dalys.
Kalbant apie apdorojimo efektyvumą, aktyvintosios anglies pluoštai turi didesnį paviršiaus aktyvumą ir geresnį suderinamumą su matricos medžiaga. Tai palengvina matricos medžiagos įsiskverbimą ir kietėjimą ant anglies pluošto paviršiaus ruošiant kompozicinę medžiagą, taip pagerinant apdorojimo efektyvumą ir produkto kokybę. Tuo pačiu metu taip pat pagerinamas aktyvintos anglies pluošto kompozitų projektavimas, todėl juos galima pritaikyti įvairioms reikmėms ir atitikti įvairius sudėtingus inžinerinius reikalavimus.
Todėl aktyvinamasis gydymasanglies pluoštaiyra pagrindinė grandis ruošiant aukštos kokybės anglies pluošto kompozitus. Aktyvinant galima pagerinti anglies pluošto paviršiaus struktūrą, siekiant padidinti paviršiaus šiurkštumą, įvesti aktyvias funkcines grupes ir pagerinti paviršiaus energiją, kad būtų pagerintas anglies pluošto ir matricos medžiagos sąsajos stiprumas ir paklotas pamatas. Anglies pluošto kompozitų, pasižyminčių puikiomis mechaninėmis savybėmis, atsparumu korozijai, terminiu stabilumu ir apdorojimo našumu, paruošimui. Nuolat tobulėjant mokslui ir technologijoms, manoma, kad anglies pluošto aktyvinimo technologija ir toliau bus diegiama ir tobulinama, teikdama stipresnę paramą plačiam anglies pluošto kompozitų taikymui.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (taip pat WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresas: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Šanchajus
Paskelbimo laikas: 2024-04-04