Dalam era kemajuan teknologi yang pesat hari ini, komposit serat karbon membuat nama untuk diri mereka dalam pelbagai bidang kerana prestasi unggul mereka. Dari aplikasi mewah di aeroangkasa hingga keperluan harian barangan sukan, komposit serat karbon telah menunjukkan potensi yang besar. Walau bagaimanapun, untuk menyediakan komposit serat karbon berprestasi tinggi, rawatan pengaktifangentian karbonadalah langkah penting.
Gambar mikroskop elektron permukaan serat karbon
Serat karbon, bahan serat berprestasi tinggi, mempunyai banyak sifat yang menarik. Ia terutamanya terdiri daripada karbon dan mempunyai struktur filamen yang memanjang. Dari sudut pandangan struktur permukaan, permukaan serat karbon agak lancar dan mempunyai kumpulan fungsi aktif yang lebih sedikit. Ini disebabkan oleh fakta bahawa semasa penyediaan gentian karbon, karbonisasi suhu tinggi dan rawatan lain menjadikan permukaan gentian karbon menunjukkan keadaan yang lebih lengai. Harta permukaan ini membawa beberapa cabaran kepada penyediaan komposit serat karbon.
Permukaan licin menjadikan ikatan antara serat karbon dan bahan matriks lemah. Dalam penyediaan komposit, sukar bagi bahan matriks untuk membentuk ikatan yang kuat di permukaanserat karbon, yang mempengaruhi prestasi keseluruhan bahan komposit. Kedua, kekurangan kumpulan berfungsi aktif mengehadkan tindak balas kimia antara serat karbon dan bahan matriks. Ini menjadikan ikatan interfacial antara kedua -dua terutamanya bergantung kepada kesan fizikal, seperti penyembuhan mekanikal, dan lain -lain, yang sering tidak stabil dan terdedah kepada pemisahan apabila tertakluk kepada daya luaran.
Gambarajah skematik pengukuhan kain serat karbon oleh nanotube karbon
Untuk menyelesaikan masalah ini, rawatan pengaktifan gentian karbon perlu. Diaktifkangentian karbonmenunjukkan perubahan ketara dalam beberapa aspek.
Rawatan pengaktifan meningkatkan kekasaran permukaan gentian karbon. Melalui pengoksidaan kimia, rawatan plasma dan kaedah lain, lubang kecil dan alur boleh terukir ke permukaan gentian karbon, menjadikan permukaan kasar. Permukaan kasar ini meningkatkan kawasan hubungan antara serat karbon dan bahan substrat, yang meningkatkan ikatan mekanikal antara kedua -duanya. Apabila bahan matriks terikat kepada serat karbon, ia lebih baik dapat membenamkan diri ke dalam struktur kasar ini, membentuk ikatan yang lebih kuat.
Rawatan pengaktifan dapat memperkenalkan banyak kumpulan fungsi reaktif pada permukaan serat karbon. Kumpulan berfungsi ini boleh bertindak balas secara kimia dengan kumpulan fungsional yang sepadan dalam bahan matriks untuk membentuk ikatan kimia. Sebagai contoh, rawatan pengoksidaan dapat memperkenalkan kumpulan hidroksil, kumpulan karboksil dan kumpulan fungsi lain di permukaan gentian karbon, yang dapat bertindak balas denganepoksikumpulan dalam matriks resin dan sebagainya untuk membentuk ikatan kovalen. Kekuatan ikatan kimia ini jauh lebih tinggi daripada ikatan fizikal, yang meningkatkan kekuatan ikatan antara muka antara serat karbon dan bahan matriks.
Tenaga permukaan serat karbon yang diaktifkan juga meningkat dengan ketara. Peningkatan tenaga permukaan memudahkan serat karbon dibasahi oleh bahan matriks, dengan itu memudahkan penyebaran dan penembusan bahan matriks pada permukaan serat karbon. Dalam proses penyediaan komposit, bahan matriks boleh diedarkan lebih merata di sekitar gentian karbon untuk membentuk struktur yang lebih padat. Ini bukan sahaja meningkatkan sifat mekanikal bahan komposit, tetapi juga meningkatkan sifatnya yang lain, seperti rintangan kakisan dan kestabilan terma.
Serat karbon yang diaktifkan mempunyai banyak kelebihan untuk penyediaan komposit serat karbon.
Dari segi sifat mekanikal, kekuatan ikatan antara muka antara yang diaktifkangentian karbondan bahan matriks sangat bertambah baik, yang membolehkan komposit untuk memindahkan tekanan yang lebih baik apabila tertakluk kepada daya luaran. Ini bermakna bahawa sifat -sifat mekanikal komposit seperti kekuatan dan modulus meningkat dengan ketara. Sebagai contoh, dalam bidang aeroangkasa, yang memerlukan sifat mekanikal yang sangat tinggi, bahagian pesawat yang dibuat dengan komposit serat karbon aktif dapat menahan beban penerbangan yang lebih besar dan meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan pesawat. Dalam bidang barangan sukan, seperti bingkai basikal, kelab golf, dan lain -lain, komposit serat karbon yang diaktifkan dapat memberikan kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, sambil mengurangkan berat badan dan meningkatkan pengalaman atlet.
Dari segi rintangan kakisan, disebabkan oleh pengenalan kumpulan fungsi reaktif pada permukaan gentian karbon yang diaktifkan, kumpulan berfungsi ini dapat membentuk ikatan kimia yang lebih stabil dengan bahan matriks, dengan itu meningkatkan rintangan kakisan komposit. Dalam beberapa keadaan persekitaran yang teruk, seperti persekitaran laut, industri kimia, dan lain -lain, yang diaktifkanKomposit serat karbonlebih baik menahan hakisan media yang menghakis dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Ini sangat penting bagi sesetengah peralatan dan struktur yang digunakan dalam persekitaran yang keras untuk masa yang lama.
Dari segi kestabilan haba, ikatan interfacial yang baik antara serat karbon dan bahan matriks yang diaktifkan dapat meningkatkan kestabilan haba komposit. Di bawah persekitaran suhu tinggi, komposit dapat mengekalkan sifat mekanikal yang lebih baik dan kestabilan dimensi, dan kurang terdedah kepada ubah bentuk dan kerosakan. Ini menjadikan komposit serat karbon diaktifkan mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi suhu tinggi, seperti bahagian enjin automotif dan enjin penerbangan hot end.
Dari segi prestasi pemprosesan, gentian karbon yang diaktifkan telah meningkatkan aktiviti permukaan dan keserasian yang lebih baik dengan bahan matriks. Ini memudahkan bahan matriks menyusup dan menyembuhkan permukaan serat karbon semasa penyediaan bahan komposit, dengan itu meningkatkan kecekapan pemprosesan dan kualiti produk. Pada masa yang sama, reka bentuk komposit serat karbon yang diaktifkan juga dipertingkatkan, membolehkan mereka disesuaikan untuk aplikasi yang berbeza dan untuk memenuhi pelbagai keperluan kejuruteraan kompleks.
Oleh itu, rawatan pengaktifangentian karbonadalah pautan utama dalam penyediaan komposit serat karbon berprestasi tinggi. Melalui rawatan pengaktifan, struktur permukaan serat karbon dapat diperbaiki untuk meningkatkan kekasaran permukaan, memperkenalkan kumpulan fungsi aktif, dan meningkatkan tenaga permukaan, untuk meningkatkan kekuatan ikatan interfacial antara gentian karbon dan bahan matriks, dan meletakkan asas bagi penyediaan komposit serat karbon dengan sifat -sifat mekanikal yang sangat baik, rintangan korosi, persamaan termal dan pemprosesan pemprosesan. Dengan kemajuan sains dan teknologi yang berterusan, dipercayai bahawa teknologi pengaktifan serat karbon akan terus berinovasi dan berkembang, memberikan sokongan yang lebih kuat untuk penggunaan komposit serat karbon yang luas.
Shanghai Orisen Baru Bahan Teknologi Co., Ltd
M: +86 18683776368 (juga WhatsApp)
T: +86 083839990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: No.398 New Green Road Xinbang Town Songjiang District, Shanghai
Masa Post: Sep-04-2024