Во денешната ера на брз технолошки напредок, композитите од јаглеродни влакна прават име за себе во широк опсег на полиња поради нивните супериорни перформанси. Од висококвалитетни апликации во воздушната до дневните потреби на спортски производи, композитите од јаглеродни влакна покажаа голем потенцијал. Меѓутоа, за да се подготват композити од јаглеродни влакна со високи перформанси, активирање третман најаглеродни влакнае клучен чекор.
Површински електронски микроскоп слика од јаглеродни влакна
Јаглеродните влакна, материјал од влакна со високи перформанси, има многу привлечни својства. Главно е составен од јаглерод и има издолжена филаментарна структура. Од гледна точка на структурата на површината, површината на јаглеродните влакна е релативно мазна и има помалку активни функционални групи. Ова се должи на фактот дека за време на подготовката на јаглеродни влакна, високотемпературната карбонизација и други третмани прават површината на јаглеродните влакна да претставува поинертна состојба. Ова својство на површината носи низа предизвици за подготовка на композити од јаглеродни влакна.
Мазната површина ја прави слаба врската помеѓу јаглеродните влакна и матричниот материјал. При подготовката на композитите, тешко е матричниот материјал да формира силна врска на површината најаглеродни влакна, што влијае на севкупните перформанси на композитниот материјал. Второ, недостатокот на активни функционални групи ја ограничува хемиската реакција помеѓу јаглеродните влакна и матричните материјали. Ова прави меѓуфајсното поврзување меѓу двете главно да се потпира на физички ефекти, како што е механичко вградување итн., кое често не е доволно стабилно и е склоно кон одвојување кога е подложено на надворешни сили.
Шематски дијаграм на меѓуслојно засилување на ткаенина од јаглеродни влакна со јаглеродни наноцевки
За да се решат овие проблеми, неопходен е активациониот третман на јаглеродните влакна. Активиранјаглеродни влакнапокажуваат значителни промени во повеќе аспекти.
Третманот со активирање ја зголемува грубоста на површината на јаглеродните влакна. Преку хемиска оксидација, третман со плазма и други методи, малите јами и жлебови може да се врежат на површината на јаглеродните влакна, правејќи ја површината груба. Оваа груба површина ја зголемува контактната површина помеѓу јаглеродните влакна и материјалот на подлогата, што ја подобрува механичката врска помеѓу двете. Кога матричниот материјал е врзан за јаглеродните влакна, тој е подобро способен да се вгради во овие груби структури, формирајќи посилна врска.
Третманот со активирање може да воведе изобилство на реактивни функционални групи на површината на јаглеродните влакна. Овие функционални групи можат хемиски да реагираат со соодветните функционални групи во материјалот на матрицата за да формираат хемиски врски. На пример, третманот со оксидација може да воведе хидроксилни групи, карбоксилни групи и други функционални групи на површината на јаглеродни влакна, кои можат да реагираат соепоксиднагрупи во матрицата на смолата и така натаму за да формираат ковалентни врски. Јачината на оваа хемиска врска е многу поголема од онаа на физичкото поврзување, што во голема мера ја подобрува цврстината на меѓусебното поврзување помеѓу јаглеродните влакна и матричниот материјал.
Површинската енергија на активираните јаглеродни влакна исто така значително се зголемува. Зголемувањето на површинската енергија го олеснува навлажнувањето на јаглеродните влакна од материјалот од матрицата, со што се олеснува ширењето и пенетрацијата на матричниот материјал на површината на јаглеродните влакна. Во процесот на подготовка на композити, матричниот материјал може да биде порамномерно распореден околу јаглеродните влакна за да формира погуста структура. Ова не само што ги подобрува механичките својства на композитниот материјал, туку ги подобрува и неговите други својства, како што се отпорност на корозија и термичка стабилност.
Активираните јаглеродни влакна имаат повеќекратни предности за подготовка на композити од јаглеродни влакна.
Во однос на механичките својства, меѓусебната јачина на поврзување помеѓу активиранитејаглеродни влакнаа материјалот на матрицата е значително подобрен, што им овозможува на композитите подобро да ги пренесуваат напрегањата кога се подложени на надворешни сили. Ова значи дека механичките својства на композитите како што се јачината и модулот се значително подобрени. На пример, во полето на воздухопловството, кое бара исклучително високи механички својства, авионските делови направени со композити од активен јаглен се способни да издржат поголеми оптоварувања на летот и да ја подобрат безбедноста и доверливоста на авионот. На полето на спортски производи, како што се рамки за велосипеди, палки за голф итн., композитите од активен јаглен можат да обезбедат подобра цврстина и вкочанетост, а истовремено да ја намалат тежината и да го подобрат искуството на спортистите.
Во однос на отпорноста на корозија, поради воведувањето на реактивни функционални групи на површината на активните јаглеродни влакна, овие функционални групи можат да формираат постабилна хемиска врска со материјалот од матрицата, со што се подобрува отпорноста на корозија на композитите. Во некои сурови еколошки услови, како што се морската средина, хемиската индустрија, итн., се активиракомпозити од јаглеродни влакнаможе подобро да се спротивстави на ерозијата на корозивните медиуми и да го продолжи работниот век. Ова е од големо значење за некои опрема и структури кои се користат во тешки средини долго време.
Во однос на термичка стабилност, доброто меѓусебно поврзување помеѓу активираните јаглеродни влакна и матричниот материјал може да ја подобри термичката стабилност на композитите. Под опкружување со висока температура, композитите можат да одржуваат подобри механички својства и димензионална стабилност и се помалку подложни на деформации и оштетувања. Ова ги прави композитите од активен јаглен да имаат широки можности за примена во апликации на високи температури, како што се делови за автомобилски мотори и делови од жешките делови на авијацискиот мотор.
Во однос на перформансите на обработката, влакната од активен јаглен имаат зголемена површинска активност и подобра компатибилност со материјалот од матрицата. Ова го олеснува инфилтрирањето и стврднувањето на материјалот од матрицата на површината на јаглеродните влакна за време на подготовката на композитниот материјал, со што се подобрува ефикасноста на обработката и квалитетот на производот. Во исто време, дизајнираноста на композитите од активен јаглен е исто така подобрена, овозможувајќи им да се приспособат за различни апликации и да задоволат различни сложени инженерски барања.
Затоа, активирање третман најаглеродни влакнае клучна алка во подготовката на композити од јаглеродни влакна со високи перформанси. Преку третманот за активирање, површинската структура на јаглеродни влакна може да се подобри за да се зголеми грубоста на површината, да се воведат активни функционални групи и да се подобри површинската енергија, за да се подобри јачината на меѓусебното поврзување помеѓу јаглеродни влакна и материјалот од матрицата и да се постави основата. за подготовка на композити од јаглеродни влакна со одлични механички својства, отпорност на корозија, термичка стабилност и перформанси на обработка. Со континуиран напредок на науката и технологијата, се верува дека технологијата за активирање на јаглеродни влакна ќе продолжи да иновира и да се развива, обезбедувајќи посилна поддршка за широката примена на композитите од јаглеродни влакна.
Шангај Орисен за нова технологија за материјали, Ltd
М: +86 18683776368 (исто така whatsapp)
Т:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Адреса: бр. 398 Нов зелен пат Ксинбанг, град Сонџијанг, Шангај
Време на објавување: Сеп-04-2024 година