Mūsdienu straujās tehnoloģiskās attīstības laikmetā oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir slaveni daudzās jomās, pateicoties to izcilajai veiktspējai. Sākot ar augstākās klases lietojumiem aviācijā un beidzot ar sporta preču ikdienas vajadzībām, oglekļa šķiedras kompozītmateriāli ir parādījuši lielu potenciālu. Tomēr, lai sagatavotu augstas veiktspējas oglekļa šķiedras kompozītmateriālus, aktivācijas apstrādeoglekļa šķiedrasir izšķirošs solis.
Oglekļa šķiedras virsmas elektronu mikroskopa attēls
Oglekļa šķiedrai, augstas veiktspējas šķiedru materiālam, ir daudz pārliecinošu īpašību. Tas galvenokārt sastāv no oglekļa, un tam ir iegarena pavedienu struktūra. No virsmas struktūras viedokļa oglekļa šķiedras virsma ir salīdzinoši gluda un tajā ir mazāk aktīvo funkcionālo grupu. Tas ir saistīts ar faktu, ka oglekļa šķiedru sagatavošanas laikā augstas temperatūras karbonizācija un citas apstrādes padara oglekļa šķiedru virsmu inertāku. Šis virsmas īpašums rada virkni izaicinājumu oglekļa šķiedras kompozītmateriālu sagatavošanai.
Gludā virsma padara vāju saikni starp oglekļa šķiedru un matricas materiālu. Sagatavojot kompozītmateriālus, matricas materiālam ir grūti izveidot stipru saiti uz materiāla virsmas.oglekļa šķiedra, kas ietekmē kompozītmateriāla kopējo veiktspēju. Otrkārt, aktīvo funkcionālo grupu trūkums ierobežo ķīmisko reakciju starp oglekļa šķiedrām un matricas materiāliem. Tas padara saskarnes saikni starp abām galvenokārt balstītām uz fiziskiem efektiem, piemēram, mehānisku iegulšanu utt., Kas bieži vien nav pietiekami stabila un ir pakļauta atdalīšanai, ja tiek pakļauta ārējiem spēkiem.
Oglekļa šķiedras auduma starpslāņu pastiprināšanas shematiskā diagramma ar oglekļa nanocaurulēm
Lai atrisinātu šīs problēmas, ir nepieciešama oglekļa šķiedru aktivācijas apstrāde. Aktivizētsoglekļa šķiedrasuzrāda būtiskas izmaiņas vairākos aspektos.
Aktivizācijas apstrāde palielina oglekļa šķiedru virsmas raupjumu. Izmantojot ķīmisko oksidēšanu, plazmas apstrādi un citas metodes, oglekļa šķiedru virsmā var iegravēt sīkas bedrītes un rievas, padarot virsmu raupju. Šī raupjā virsma palielina saskares laukumu starp oglekļa šķiedru un substrāta materiālu, kas uzlabo mehānisko saikni starp abiem. Kad matricas materiāls ir savienots ar oglekļa šķiedru, tas spēj labāk iekļauties šajās neapstrādātajās struktūrās, veidojot spēcīgāku saiti.
Aktivizācijas apstrāde var radīt daudzas reaktīvas funkcionālās grupas uz oglekļa šķiedras virsmas. Šīs funkcionālās grupas var ķīmiski reaģēt ar atbilstošajām funkcionālajām grupām matricas materiālā, veidojot ķīmiskās saites. Piemēram, oksidācijas apstrāde var ieviest hidroksilgrupas, karboksilgrupas un citas funkcionālās grupas uz oglekļa šķiedru virsmas, kas var reaģēt arepoksīdagrupas sveķu matricā un tā tālāk, veidojot kovalentās saites. Šīs ķīmiskās saites stiprums ir daudz augstāks nekā fiziskās saites stiprums, kas ievērojami uzlabo saskarnes saķeres spēku starp oglekļa šķiedru un matricas materiālu.
Arī aktivētās ogles šķiedras virsmas enerģija ievērojami palielinās. Virsmas enerģijas pieaugums atvieglo oglekļa šķiedras samitrināšanu ar matricas materiālu, tādējādi atvieglojot matricas materiāla izplatīšanos un iekļūšanu oglekļa šķiedras virsmā. Kompozītu sagatavošanas procesā matricas materiālu var vienmērīgāk sadalīt ap oglekļa šķiedrām, veidojot blīvāku struktūru. Tas ne tikai uzlabo kompozītmateriāla mehāniskās īpašības, bet arī uzlabo citas tā īpašības, piemēram, izturību pret koroziju un termisko stabilitāti.
Aktīvās ogles šķiedrām ir vairākas priekšrocības oglekļa šķiedras kompozītmateriālu sagatavošanā.
Runājot par mehāniskajām īpašībām, saskarnes savienojuma stiprība starp aktivizētajāmoglekļa šķiedrasun matricas materiāls ir ievērojami uzlabots, kas ļauj kompozītmateriāliem labāk pārnest spriegumus, kad tie tiek pakļauti ārējiem spēkiem. Tas nozīmē, ka ir ievērojami uzlabotas kompozītu mehāniskās īpašības, piemēram, izturība un modulis. Piemēram, aviācijas jomā, kur nepieciešamas ārkārtīgi augstas mehāniskās īpašības, lidmašīnu daļas, kas izgatavotas no aktīvās ogles šķiedras kompozītmateriāliem, spēj izturēt lielākas lidojuma slodzes un uzlabot gaisa kuģa drošību un uzticamību. Sporta preču jomā, piemēram, velosipēdu rāmji, golfa nūjas utt., aktīvās ogles šķiedras kompozītmateriāli var nodrošināt labāku izturību un stingrību, vienlaikus samazinot svaru un uzlabojot sportistu pieredzi.
Attiecībā uz izturību pret koroziju, pateicoties reaktīvo funkcionālo grupu ieviešanai uz aktīvās ogles šķiedru virsmas, šīs funkcionālās grupas var veidot stabilāku ķīmisko saiti ar matricas materiālu, tādējādi uzlabojot kompozītu izturību pret koroziju. Dažos skarbos vides apstākļos, piemēram, jūras vidē, ķīmiskajā rūpniecībā utt., tiek aktivizētsoglekļa šķiedras kompozītmateriālivar labāk izturēt korozīvu materiālu eroziju un pagarināt kalpošanas laiku. Tam ir liela nozīme dažām iekārtām un konstrukcijām, kuras ilgstoši tiek izmantotas skarbos apstākļos.
Termiskās stabilitātes ziņā laba saskarnes saite starp aktīvās ogles šķiedru un matricas materiālu var uzlabot kompozītmateriālu termisko stabilitāti. Augstas temperatūras vidē kompozītmateriāli var saglabāt labākas mehāniskās īpašības un izmēru stabilitāti, un tie ir mazāk pakļauti deformācijai un bojājumiem. Tādējādi aktīvās ogles šķiedru kompozītmateriāliem ir plašas pielietojuma iespējas augstas temperatūras lietojumos, piemēram, automobiļu dzinēju daļās un aviācijas dzinēju karstā gala daļās.
Apstrādes veiktspējas ziņā aktīvās ogles šķiedrām ir paaugstināta virsmas aktivitāte un labāka saderība ar matricas materiālu. Tas atvieglo matricas materiāla infiltrāciju un sacietēšanu uz oglekļa šķiedras virsmas kompozītmateriāla sagatavošanas laikā, tādējādi uzlabojot apstrādes efektivitāti un produkta kvalitāti. Tajā pašā laikā tiek uzlabota arī aktīvās ogles šķiedru kompozītmateriālu projektējamība, ļaujot tos pielāgot dažādiem lietojumiem un atbilst dažādām sarežģītām inženiertehniskajām prasībām.
Tāpēc aktivizēšanas ārstēšanaoglekļa šķiedrasir galvenā saikne augstas veiktspējas oglekļa šķiedras kompozītmateriālu sagatavošanā. Ar aktivācijas apstrādi var uzlabot oglekļa šķiedras virsmas struktūru, lai palielinātu virsmas raupjumu, ieviestu aktīvās funkcionālās grupas un uzlabotu virsmas enerģiju, lai uzlabotu oglekļa šķiedras un matricas materiāla saskarnes stiprību un liktu pamatu. oglekļa šķiedras kompozītmateriālu sagatavošanai ar izcilām mehāniskām īpašībām, izturību pret koroziju, termisko stabilitāti un apstrādes veiktspēju. Pastāvīgi attīstoties zinātnei un tehnoloģijai, tiek uzskatīts, ka oglekļa šķiedras aktivizācijas tehnoloģija turpinās ieviest jauninājumus un attīstīties, nodrošinot spēcīgāku atbalstu oglekļa šķiedras kompozītmateriālu plašai pielietošanai.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (arī WhatsApp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adrese: NO.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Šanhaja
Izlikšanas laiks: Sep-04-2024