Als sleutelfiguur op het gebied van geavanceerde composieten heeft ultrakorte koolstofvezel, met zijn unieke eigenschappen, brede aandacht getrokken op veel industriële en technologische gebieden. Het biedt een geheel nieuwe oplossing voor hoogwaardige materialen, en een diepgaand inzicht in de toepassingstechnologieën en -processen is essentieel om de ontwikkeling van aanverwante industrieën te stimuleren.
Elektronenmicrofoto's van ultrakorte koolstofvezels
Normaal gesproken ligt de lengte van ultrakorte koolstofvezels tussen 0,1 – 5 mm en hun dichtheid is laag: 1,7 – 2 g/cm³. Met een lage dichtheid van 1,7 – 2,2 g/cm³, een treksterkte van 3000 – 7000 MPa en een elasticiteitsmodulus van 200 – 700 GPa vormen deze uitstekende mechanische eigenschappen de basis voor het gebruik ervan in dragende constructies. Bovendien heeft het een uitstekende weerstand tegen hoge temperaturen en is het bestand tegen hoge temperaturen van meer dan 2000 °C in een niet-oxiderende atmosfeer.
Toepassingstechnologie en proces van ultrakorte koolstofvezel in de lucht- en ruimtevaart
In de lucht- en ruimtevaart wordt ultrakorte koolstofvezel voornamelijk gebruikt ter versterkingharsmatrixcomposieten. De sleutel van de technologie is om de koolstofvezel gelijkmatig in de harsmatrix te verspreiden. Het gebruik van ultrasone dispersietechnologie kan bijvoorbeeld het fenomeen van agglomeratie van koolstofvezels effectief doorbreken, zodat de dispersiecoëfficiënt meer dan 90% bereikt, waardoor de consistentie van materiaaleigenschappen wordt gegarandeerd. Tegelijkertijd is het gebruik van vezeloppervlaktebehandelingstechnologie, zoals het gebruik vankoppelmiddelbehandeling, kan dekoolstofvezelen de hechtsterkte van het harsgrensvlak nam toe met 30% – 50%.
Bij de vervaardiging van vliegtuigvleugels en andere structurele componenten wordt gebruik gemaakt van een heetperstankproces. Allereerst werden de ultrakorte koolstofvezel en hars gemengd met een bepaald aandeel prepreg, gelaagd in de heteperstank. Vervolgens wordt het uitgehard en gegoten bij een temperatuur van 120 – 180°C en een druk van 0,5 – 1,5 MPa. Dit proces kan de luchtbellen in het composietmateriaal effectief afvoeren om de dichtheid en hoge prestaties van de producten te garanderen.
Technologie en processen voor de toepassing van ultrakorte koolstofvezels in de auto-industrie
Bij het toepassen van ultrakorte koolstofvezel op auto-onderdelen ligt de nadruk op het verbeteren van de compatibiliteit met het basismateriaal. Door specifieke compatibilisatoren toe te voegen, wordt de grensvlakadhesie tussen koolstofvezels en basismaterialen (bijvpolypropyleen, enz.) kan met ongeveer 40% worden verhoogd. Om de prestaties in complexe spanningsomgevingen te verbeteren, wordt tegelijkertijd vezeloriëntatieontwerptechnologie gebruikt om de richting van de vezeluitlijning aan te passen aan de richting van de spanning op het onderdeel.
Het spuitgietproces wordt vaak gebruikt bij de vervaardiging van onderdelen zoals autokappen. Ultrakorte koolstofvezels worden gemengd met plastic deeltjes en vervolgens onder hoge temperatuur en druk in de vormholte geïnjecteerd. De injectietemperatuur bedraagt doorgaans 200 – 280 ℃, de injectiedruk bedraagt 50 – 150 MPa. Dit proces kan het snelle vormen van complexe vormdelen realiseren en kan de uniforme verdeling van koolstofvezels in de producten garanderen.
Technologie en proces van ultrakorte koolstofvezeltoepassing op elektronicagebied
Op het gebied van elektronische warmteafvoer is het gebruik van de thermische geleidbaarheid van ultrakorte koolstofvezels van cruciaal belang. Door de grafitiseringsgraad van koolstofvezel te optimaliseren, kan de thermische geleidbaarheid ervan worden verhoogd tot meer dan 1000 W/(mK). Om een goed contact met elektronische componenten te garanderen, kan oppervlaktemetallisatietechnologie, zoals chemisch vernikkelen, de oppervlakteweerstand van koolstofvezel met meer dan 80% verminderen.
Poedermetallurgieprocessen kunnen worden gebruikt bij de vervaardiging van koellichamen voor computer-CPU's. De ultrakorte koolstofvezel wordt gemengd met metaalpoeder (bijvoorbeeld koperpoeder) en onder hoge temperatuur en druk gesinterd. De sintertemperatuur bedraagt doorgaans 500 – 900°C en de druk bedraagt 20 – 50 MPa. Dit proces zorgt ervoor dat de koolstofvezel een goed warmtegeleidingskanaal met het metaal vormt en verbetert de efficiëntie van de warmteafvoer.
Van lucht- en ruimtevaart tot auto-industrie tot elektronica, met de voortdurende innovatie van technologie en procesoptimalisatie, ultrakortkoolstofvezelzal op meer terreinen schitteren en meer krachtige kracht injecteren voor moderne wetenschap, technologie en industriële ontwikkeling.
Posttijd: 20 december 2024