Dalam era kemajuan teknologi yang pesat hari ini, komposit gentian karbon mencipta nama dalam pelbagai bidang kerana prestasi unggulnya. Daripada aplikasi mewah dalam aeroangkasa kepada keperluan harian barangan sukan, komposit gentian karbon telah menunjukkan potensi yang besar. Walau bagaimanapun, untuk menyediakan komposit gentian karbon berprestasi tinggi, rawatan pengaktifangentian karbonadalah satu langkah yang penting.
Gambar mikroskop elektron permukaan gentian karbon
Gentian karbon, bahan gentian berprestasi tinggi, mempunyai banyak sifat yang menarik. Ia terutamanya terdiri daripada karbon dan mempunyai struktur filamen yang memanjang. Dari sudut pandangan struktur permukaan, permukaan gentian karbon agak licin dan mempunyai kumpulan berfungsi aktif yang lebih sedikit. Ini disebabkan oleh fakta bahawa semasa penyediaan gentian karbon, pengkarbonan suhu tinggi dan rawatan lain menjadikan permukaan gentian karbon menunjukkan keadaan yang lebih lengai. Sifat permukaan ini membawa beberapa siri cabaran kepada penyediaan komposit gentian karbon.
Permukaan licin menjadikan ikatan antara gentian karbon dan bahan matriks lemah. Dalam penyediaan komposit, adalah sukar bagi bahan matriks untuk membentuk ikatan yang kuat pada permukaangentian karbon, yang menjejaskan prestasi keseluruhan bahan komposit. Kedua, kekurangan kumpulan berfungsi aktif mengehadkan tindak balas kimia antara gentian karbon dan bahan matriks. Ini menjadikan ikatan antara muka antara kedua-duanya bergantung terutamanya pada kesan fizikal, seperti benam mekanikal, dsb., yang selalunya tidak cukup stabil dan terdedah kepada pemisahan apabila tertakluk kepada daya luar.
Gambar rajah skema tetulang interlayer kain gentian karbon oleh tiub nano karbon
Untuk menyelesaikan masalah ini, rawatan pengaktifan gentian karbon menjadi perlu. Diaktifkangentian karbonmenunjukkan perubahan ketara dalam beberapa aspek.
Rawatan pengaktifan meningkatkan kekasaran permukaan gentian karbon. Melalui pengoksidaan kimia, rawatan plasma dan kaedah lain, lubang dan alur kecil boleh terukir ke dalam permukaan gentian karbon, menjadikan permukaan kasar. Permukaan kasar ini meningkatkan kawasan sentuhan antara gentian karbon dan bahan substrat, yang meningkatkan ikatan mekanikal antara keduanya. Apabila bahan matriks terikat pada gentian karbon, ia lebih mampu untuk membenamkan dirinya ke dalam struktur kasar ini, membentuk ikatan yang lebih kuat.
Rawatan pengaktifan boleh memperkenalkan banyak kumpulan berfungsi reaktif pada permukaan gentian karbon. Kumpulan berfungsi ini boleh bertindak balas secara kimia dengan kumpulan berfungsi yang sepadan dalam bahan matriks untuk membentuk ikatan kimia. Sebagai contoh, rawatan pengoksidaan boleh memperkenalkan kumpulan hidroksil, kumpulan karboksil dan kumpulan berfungsi lain pada permukaan gentian karbon, yang boleh bertindak balas denganepoksikumpulan dalam matriks resin dan seterusnya membentuk ikatan kovalen. Kekuatan ikatan kimia ini jauh lebih tinggi daripada ikatan fizikal, yang meningkatkan kekuatan ikatan antara muka antara gentian karbon dan bahan matriks.
Tenaga permukaan gentian karbon teraktif juga meningkat dengan ketara. Peningkatan tenaga permukaan memudahkan gentian karbon dibasahi oleh bahan matriks, sekali gus memudahkan penyebaran dan penembusan bahan matriks pada permukaan gentian karbon. Dalam proses penyediaan komposit, bahan matriks boleh diagihkan dengan lebih sekata di sekeliling gentian karbon untuk membentuk struktur yang lebih padat. Ini bukan sahaja menambah baik sifat mekanikal bahan komposit, tetapi juga meningkatkan sifatnya yang lain, seperti rintangan kakisan dan kestabilan terma.
Gentian karbon teraktif mempunyai pelbagai kelebihan untuk penyediaan komposit gentian karbon.
Dari segi sifat mekanikal, kekuatan ikatan antara muka antara yang diaktifkangentian karbondan bahan matriks bertambah baik, yang membolehkan komposit memindahkan tegasan dengan lebih baik apabila tertakluk kepada daya luar. Ini bermakna sifat mekanikal komposit seperti kekuatan dan modulus bertambah baik dengan ketara. Sebagai contoh, dalam bidang aeroangkasa, yang memerlukan sifat mekanikal yang sangat tinggi, bahagian pesawat yang dibuat dengan komposit gentian karbon diaktifkan mampu menahan beban penerbangan yang lebih besar dan meningkatkan keselamatan dan kebolehpercayaan pesawat. Dalam bidang barangan sukan, seperti rangka basikal, kayu golf, dsb., komposit gentian karbon diaktifkan boleh memberikan kekuatan dan kekakuan yang lebih baik, sambil mengurangkan berat badan dan meningkatkan pengalaman atlet.
Dari segi rintangan kakisan, disebabkan oleh pengenalan kumpulan berfungsi reaktif pada permukaan gentian karbon diaktifkan, kumpulan berfungsi ini boleh membentuk ikatan kimia yang lebih stabil dengan bahan matriks, dengan itu meningkatkan rintangan kakisan komposit. Dalam beberapa keadaan persekitaran yang keras, seperti persekitaran marin, industri kimia, dll, diaktifkankomposit gentian karbonboleh menahan hakisan media yang menghakis dengan lebih baik dan memanjangkan hayat perkhidmatan. Ini sangat penting untuk beberapa peralatan dan struktur yang digunakan dalam persekitaran yang keras untuk masa yang lama.
Dari segi kestabilan terma, ikatan antara muka yang baik antara gentian karbon teraktif dan bahan matriks boleh meningkatkan kestabilan terma komposit. Di bawah persekitaran suhu tinggi, komposit boleh mengekalkan sifat mekanikal yang lebih baik dan kestabilan dimensi, dan kurang terdedah kepada ubah bentuk dan kerosakan. Ini menjadikan komposit gentian karbon diaktifkan mempunyai prospek aplikasi yang luas dalam aplikasi suhu tinggi, seperti bahagian enjin automotif dan bahagian hujung panas enjin penerbangan.
Dari segi prestasi pemprosesan, gentian karbon teraktif telah meningkatkan aktiviti permukaan dan keserasian yang lebih baik dengan bahan matriks. Ini memudahkan bahan matriks untuk menyusup dan menyembuhkan pada permukaan gentian karbon semasa penyediaan bahan komposit, sekali gus meningkatkan kecekapan pemprosesan dan kualiti produk. Pada masa yang sama, kebolehreka bentuk komposit gentian karbon diaktifkan juga dipertingkatkan, membolehkan mereka disesuaikan untuk aplikasi yang berbeza dan untuk memenuhi pelbagai keperluan kejuruteraan yang kompleks.
Oleh itu, rawatan pengaktifangentian karbonadalah pautan utama dalam penyediaan komposit gentian karbon berprestasi tinggi. Melalui rawatan pengaktifan, struktur permukaan gentian karbon boleh diperbaiki untuk meningkatkan kekasaran permukaan, memperkenalkan kumpulan berfungsi aktif, dan meningkatkan tenaga permukaan, untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara muka antara gentian karbon dan bahan matriks, dan meletakkan asas. untuk penyediaan komposit gentian karbon dengan sifat mekanikal yang sangat baik, rintangan kakisan, kestabilan haba dan prestasi pemprosesan. Dengan kemajuan berterusan sains dan teknologi, adalah dipercayai bahawa teknologi pengaktifan gentian karbon akan terus berinovasi dan membangun, memberikan sokongan yang lebih kukuh untuk aplikasi meluas komposit gentian karbon.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368(juga whatsapp)
T:+86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Alamat: NO.398 New Green Road Bandar Xinbang Daerah Songjiang, Shanghai
Masa siaran: Sep-04-2024