Mūsdienu straujās tehnoloģiskās attīstības laikmetā oglekļa šķiedru kompozītmateriāli sevi dēvē par sevi plašā lauku diapazonā, pateicoties to augstākajai veiktspējai. Sākot ar augstas klases lietojumiem aviācijas kosmosā un beidzot ar sporta preču ikdienas vajadzībām, oglekļa šķiedru kompozīti ir parādījuši lielu potenciālu. Tomēr, lai sagatavotu augstas veiktspējas oglekļa šķiedru kompozītus, aktivizācijas apstrādioglekļa šķiedrasir būtisks 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 tai ir mazāk aktīvo funkcionālo grupu. Tas ir saistīts ar faktu, ka oglekļa šķiedru pagatavošanas laikā augsta temperatūras karbonizācija un citas apstrādes veidi padara oglekļa šķiedru virsmu inertu stāvokli. Šis virsmas īpašums rada virkni izaicinājumu oglekļa šķiedru kompozītu sagatavošanai.
Gludā virsma padara saiti starp oglekļa šķiedru un matricas materiālu vāju. Sagatavojot kompozītmateriālus, matricas materiālam ir grūti veidot spēcīgu saiti uz virsmasoglekļa 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 diviem, kas galvenokārt balstās uz fiziskiem efektiem, piemēram, mehānisku iegulšanu utt., Kas bieži nav pietiekami stabils un ir pakļauts atdalīšanai, ja to pakļauts ārējiem spēkiem.
Oglekļa šķiedras auduma starta stiegrojuma shematiska diagramma ar oglekļa nanocaurulēm
Lai atrisinātu šīs problēmas, ir nepieciešama oglekļa šķiedru aktivizācijas apstrāde. Aktivizētsoglekļa šķiedrasparādīt būtiskas izmaiņas vairākos aspektos.
Aktivizācijas apstrāde palielina oglekļa šķiedru virsmas raupjumu. Veicot ķīmisku oksidāciju, apstrādi ar plazmu un citām metodēm, niecīgas bedres un rievas var iegravēt oglekļa šķiedru virsmā, padarot virsmu raupju. Šī neapstrādātā virsma palielina kontakta laukumu starp oglekļa šķiedru un substrāta materiālu, kas uzlabo mehānisko saiti starp abiem. Kad matricas materiāls ir saistīts ar oglekļa šķiedru, tas labāk spēj sevi iestrādāt šajās rupjās struktūrās, veidojot spēcīgāku saiti.
Aktivizācijas apstrāde var izraisīt reaktīvo funkcionālo grupu pārpilnību 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, lai veidotu kovalentās saites. Šīs ķīmiskās saites stiprums ir daudz lielāks nekā fizikālās saites, kas ievērojami uzlabo saskarnes savienojuma stiprību starp oglekļa šķiedru un matricas materiālu.
Aktīvās oglekļa šķiedras virsmas enerģija arī ievērojami palielinās. Virsmas enerģijas palielināšanās atvieglo oglekļa šķiedras samitrināšanos ar matricas materiālu, tādējādi atvieglojot matricas materiāla izplatīšanos un iespiešanos uz oglekļa šķiedras virsmas. Kompozītu sagatavošanas procesā matricas materiālu var vienmērīgāk sadalīt ap oglekļa šķiedrām, lai veidotu blīvāku struktūru. Tas ne tikai uzlabo kompozītmateriāla mehāniskās īpašības, bet arī uzlabo citas īpašības, piemēram, izturību pret koroziju un termisko stabilitāti.
Aktivētajām oglekļa šķiedrām ir vairākas priekšrocības oglekļa šķiedru kompozītu sagatavošanai.
Runājot par mehāniskām īpašībām, saskarnes saistīšanas stiprums starp aktivizētooglekļa šķiedrasun matricas materiāls ir ievērojami uzlabots, kas kompozītiem ļauj labāk pārnest spriegumus, ja tie tiek pakļauti ārējiem spēkiem. Tas nozīmē, ka ievērojami uzlabojas tādas kompozītu, piemēram, stiprības un moduļa mehāniskās īpašības, ievērojami uzlabojas. Piemēram, aviācijas un kosmosa laukā, kas prasa ārkārtīgi augstas mehāniskās īpašības, gaisa kuģu detaļas, kas izgatavotas ar aktivētiem oglekļa šķiedras kompozītiem, spēj izturēt lielākas lidojuma slodzes un uzlabot gaisa kuģa drošību un uzticamību. Sporta preču, piemēram, velosipēdu rāmju, golfa klubu utt., Jomā, aktivizētie oglekļa šķiedras kompozīti var nodrošināt labāku izturību un stingrību, vienlaikus samazinot svaru un uzlabojot sportistu pieredzi.
Resistences ziņā, pateicoties reaktīvo funkcionālo grupu ieviešanai uz aktīvo oglekļa šķiedru virsmas, šīs funkcionālās grupas var veidot stabilāku ķīmisko saistību ar matricas materiālu, tādējādi uzlabojot kompozītu korozijas izturību. Dažos skarbos vides apstākļos, piemēram, jūras vidē, ķīmiskajā rūpniecībā utt., Aktivētaisoglekļa šķiedru kompozītmateriālivar labāk pretoties korozīvu plašsaziņas līdzekļu erozijai un pagarināt kalpošanas laiku. Tas ir ļoti svarīgi dažiem aprīkojumam un struktūrām, kuras ilgstoši izmanto skarbā vidē.
Termiskās stabilitātes ziņā laba saskarnes savienošana starp aktivēto oglekļa šķiedru un matricas materiālu var uzlabot kompozītu termisko stabilitāti. Augstas temperatūras vidē kompozītmateriāli var saglabāt labākas mehāniskās īpašības un izmēru stabilitāti, un tie ir mazāk pakļauti deformācijai un bojājumiem. Tas liek aktivētajiem oglekļa šķiedras kompozītiem ir plašas lietojumprogrammas augstas temperatūras lietojumprogrammās, piemēram, automobiļu motora detaļas un aviācijas motora karstā gala daļas.
Runājot par apstrādes veiktspēju, aktivētajām oglekļa šķiedrām ir palielināta virsmas aktivitāte un labāka saderība ar matricas materiālu. Tas ļauj matricas materiālam iefiltrēties un izārstēt uz oglekļa šķiedras virsmas kompozītmateriāla sagatavošanas laikā, tādējādi uzlabojot apstrādes efektivitāti un produkta kvalitāti. Tajā pašā laikā tiek uzlabota arī aktivēto oglekļa šķiedras kompozītu ievērojamība, kas ļauj tos pielāgot dažādām lietojumprogrammām un izpildīt dažādas sarežģītas inženiertehniskās prasības.
Tāpēc aktivizācijas ārstēšanaoglekļa šķiedrasir galvenā saikne augstas veiktspējas oglekļa šķiedras kompozītu sagatavošanā. Izmantojot aktivizācijas apstrādi, oglekļa šķiedras virsmas struktūru var uzlabot, lai palielinātu virsmas raupjumu, ieviestu aktīvās funkcionālās grupas un uzlabotu virsmas enerģiju, lai uzlabotu saskarnes savienojuma stiprību starp oglekļa šķiedru un matricas materiālu, un noliktu pamatu Oglekļa šķiedras kompozītu sagatavošanai ar izcilām mehāniskām īpašībām, izturību pret koroziju, termisko stabilitāti un apstrādes veiktspēju. Ar nepārtrauktu zinātnes un tehnoloģijas progresu tiek uzskatīts, ka oglekļa šķiedru aktivizācijas tehnoloģija turpinās ieviest jauninājumus un attīstīties, nodrošinot spēcīgāku atbalstu plaša oglekļa šķiedru kompozītu pielietošanai.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (arī WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adrese: Nr.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang rajons, Šanhaja
Pasta laiks: SEP-04-2024