În epoca de astăzi a avansării tehnologice rapide, compozitele din fibre de carbon își fac un nume într -o gamă largă de câmpuri datorită performanței lor superioare. De la aplicații de ultimă generație din aerospațial până la nevoile zilnice ale articolelor sportive, compozitele din fibre de carbon au arătat un potențial mare. Cu toate acestea, pentru a pregăti compozite de înaltă performanță din fibră de carbon, tratamentul de activare aFibre de carboneste un pas crucial.
Imagine de microscop electronic de suprafață din fibră de carbon
Fibra de carbon, un material de fibre de înaltă performanță, are multe proprietăți convingătoare. Este compus în principal din carbon și are o structură filamentară alungită. Din punctul de vedere al structurii suprafeței, suprafața fibrei de carbon este relativ netedă și are mai puține grupuri funcționale active. Acest lucru se datorează faptului că, în timpul prepararii fibrelor de carbon, carbonizarea la temperatură ridicată și alte tratamente fac ca suprafața fibrelor de carbon să prezinte o stare mai inertă. Această proprietate de suprafață aduce o serie de provocări pentru prepararea compozitelor din fibră de carbon.
Suprafața netedă face ca legătura dintre fibra de carbon și materialul matricei să fie slabă. În pregătirea compozitelor, este dificil pentru materialul matricei să formeze o legătură puternică pe suprafața suprafețeiFibra de carbon, care afectează performanța generală a materialului compozit. În al doilea rând, lipsa grupurilor funcționale active limitează reacția chimică dintre fibrele de carbon și materialele matrice. Acest lucru face ca legătura interfațială între cele două să se bazeze în principal pe efecte fizice, cum ar fi încorporarea mecanică, etc., care adesea nu este suficient de stabilă și este predispusă la separare atunci când este supusă forțelor externe.
Diagrama schematică a intermediarului Armarea din fibră de carbon de nanotuburi de carbon de către nanotuburi de carbon
Pentru a rezolva aceste probleme, tratamentul de activare a fibrelor de carbon devine necesar. ActivatFibre de carbonarată schimbări semnificative în mai multe aspecte.
Tratamentul de activare crește rugozitatea suprafeței fibrelor de carbon. Prin oxidarea chimică, tratamentul plasmatic și alte metode, gropile și canelurile minuscule pot fi gravate pe suprafața fibrelor de carbon, ceea ce face ca suprafața să fie aspră. Această suprafață aspră crește aria de contact dintre fibra de carbon și materialul substratului, ceea ce îmbunătățește legătura mecanică dintre cele două. Când materialul matricei este legat de fibra de carbon, este mai capabil să se încorporeze în aceste structuri aspre, formând o legătură mai puternică.
Tratamentul de activare poate introduce o abundență de grupuri funcționale reactive pe suprafața fibrei de carbon. Aceste grupuri funcționale pot reacționa chimic cu grupurile funcționale corespunzătoare din materialul matricial pentru a forma legături chimice. De exemplu, tratamentul de oxidare poate introduce grupe hidroxil, grupe carboxil și alte grupuri funcționale pe suprafața fibrelor de carbon, care pot reacționa cuepoxidGrupuri din matricea de rășină și așa mai departe pentru a forma legături covalente. Rezistența acestei legături chimice este mult mai mare decât cea a legăturii fizice, ceea ce îmbunătățește considerabil rezistența de legătură interfațială între fibra de carbon și materialul matricei.
De asemenea, energia de suprafață a fibrei de carbon activate crește semnificativ. Creșterea energiei de suprafață facilitează umectarea fibrei de carbon de materialul matricial, facilitând astfel răspândirea și pătrunderea materialului matricial pe suprafața fibrei de carbon. În procesul de pregătire a compozitelor, materialul matricial poate fi distribuit mai uniform în jurul fibrelor de carbon pentru a forma o structură mai densă. Acest lucru nu numai că îmbunătățește proprietățile mecanice ale materialului compozit, dar își îmbunătățește și celelalte proprietăți, cum ar fi rezistența la coroziune și stabilitatea termică.
Fibrele de carbon activate au mai multe avantaje pentru prepararea compozitelor din fibră de carbon.
În ceea ce privește proprietățile mecanice, rezistența de legătură interfațială dintre activatăFibre de carboniar materialul matricial este mult îmbunătățit, ceea ce permite compozitelor să transfere mai bine stresurile atunci când sunt supuse forțelor externe. Aceasta înseamnă că proprietățile mecanice ale compozitelor precum rezistența și modulul sunt îmbunătățite semnificativ. De exemplu, în câmpul aerospațial, care necesită proprietăți mecanice extrem de ridicate, piesele aeronavelor realizate cu compozite activate din fibră de carbon sunt capabile să reziste la sarcini de zbor mai mari și să îmbunătățească siguranța și fiabilitatea aeronavei. În domeniul articolelor sportive, cum ar fi rame pentru biciclete, cluburi de golf etc., compozitele activate din fibră de carbon pot oferi o rezistență și o rigiditate mai bună, reducând în același timp greutatea și îmbunătățind experiența sportivilor.
În ceea ce privește rezistența la coroziune, datorită introducerii grupurilor funcționale reactive pe suprafața fibrelor de carbon activate, aceste grupuri funcționale pot forma o legătură chimică mai stabilă cu materialul matricial, îmbunătățind astfel rezistența la coroziune a compozitelor. În unele condiții dure de mediu, cum ar fi mediul marin, industria chimică etc.Compozite din fibră de carbonpoate rezista mai bine la eroziunea mediilor corozive și poate prelungi durata de viață a serviciului. Aceasta are o semnificație deosebită pentru unele echipamente și structuri care sunt utilizate în medii dure pentru o lungă perioadă de timp.
În ceea ce privește stabilitatea termică, o bună legătură interfațială între fibra de carbon activată și materialul matricial poate îmbunătăți stabilitatea termică a compozitelor. În mediul de temperatură ridicată, compozitele pot menține proprietăți mecanice mai bune și o stabilitate dimensională și sunt mai puțin predispuse la deformare și deteriorare. Acest lucru face ca compozitele activate din fibră de carbon să aibă perspective largi de aplicare în aplicații la temperaturi ridicate, cum ar fi piesele motorului auto și piesele de la cald al motorului de aviație.
În ceea ce privește performanța de procesare, fibrele de carbon activate au o activitate de suprafață crescută și o compatibilitate mai bună cu materialul matricial. Acest lucru face mai ușor pentru materialul matricial să se infiltreze și să se vindece pe suprafața fibrei de carbon în timpul prepararii materialului compozit, îmbunătățind astfel eficiența procesării și calitatea produsului. În același timp, proiectarea compozitelor activate din fibră de carbon este, de asemenea, îmbunătățită, permițându -le să fie personalizate pentru diferite aplicații și să îndeplinească o varietate de cerințe de inginerie complexe.
Prin urmare, tratamentul de activare aFibre de carboneste o legătură cheie în prepararea compozitelor de înaltă performanță din fibră de carbon. Prin tratamentul de activare, structura de suprafață a fibrei de carbon poate fi îmbunătățită pentru a crește rugozitatea suprafeței, pentru a introduce grupuri funcționale active și pentru a îmbunătăți energia de suprafață, astfel încât să îmbunătățească rezistența de legătură interfațială între fibra de carbon și materialul matricial și să pună baza pentru prepararea compozitelor din fibră de carbon cu proprietăți mecanice excelente, rezistență la coroziune, stabilitate termică și performanță de procesare. Odată cu progresul continuu al științei și tehnologiei, se crede că tehnologia de activare a fibrelor de carbon va continua să inoveze și să se dezvolte, oferind un sprijin mai puternic pentru aplicarea largă a compozitelor din fibră de carbon.
Shanghai Orisen New Material Technology Co., Ltd
M: +86 18683776368 (de asemenea WhatsApp)
T: +86 08383990499
Email: grahamjin@jhcomposites.com
Adresa: nr.398 New Green Road Xinbang Town District Songjiang, Shanghai
Timpul post: 04-2024 sept