Aplikácia ultra krátkych uhlíkových vlákien

Ako kľúčový člen v oblasti pokročilých kompozitov, ultrakrátke uhlíkové vlákna so svojimi jedinečnými vlastnosťami vyvolali širokú pozornosť v mnohých priemyselných a technologických oblastiach. Poskytuje úplne nové riešenie pre vysoký výkon materiálov a hlboké pochopenie jej aplikačných technológií a procesov je nevyhnutné pre rozvoj príbuzných odvetví.

Elektrónové mikrofotografie ultrakrátkych uhlíkových vlákien

Typická dĺžka ultra krátkych uhlíkových vlákien je medzi 0,1 – 5 mm a ich hustota je nízka – 1,7 – 2 g/cm³. Vďaka nízkej hustote 1,7 – 2,2 g/cm³, pevnosti v ťahu 3000 – 7000 MPa a modulu pružnosti 200 – 700 GPa sú tieto vynikajúce mechanické vlastnosti základom pre jeho použitie v nosných konštrukciách. Okrem toho má vynikajúcu odolnosť voči vysokým teplotám a odoláva vysokým teplotám nad 2000 °C v neoxidačnej atmosfére.

Aplikačná technológia a proces ultrakrátkych uhlíkových vlákien v oblasti letectva

V oblasti letectva sa na vystuženie používajú najmä ultrakrátke uhlíkové vláknaživicematricové kompozity. Kľúčom tejto technológie je dosiahnuť rovnomerné rozptýlenie uhlíkových vlákien v živicovej matrici. Napríklad prijatie technológie ultrazvukovej disperzie môže účinne prelomiť fenomén aglomerácie uhlíkových vlákien, takže koeficient disperzie dosiahne viac ako 90%, čím sa zabezpečí konzistencia vlastností materiálu. Zároveň sa využíva technológia povrchovej úpravy vlákien, ako je napríklad použitiespojovacie činidloliečbu, môže urobiťuhlíkové vláknoa pevnosť spoja na rozhraní živice zvýšená o 30 % – 50 %.

Pri výrobe krídel lietadiel a iných konštrukčných komponentov sa používa proces lisovania za tepla. Po prvé, ultrakrátke uhlíkové vlákna a živica zmiešané s určitým podielom vyrobené z predimpregnovaného laminátu, navrstvené do horúcej lisovacej nádrže. Potom sa vytvrdzuje a tvaruje pri teplote 120 – 180°C a tlaku 0,5 – 1,5 MPa. Tento proces môže účinne vypúšťať vzduchové bubliny v kompozitnom materiáli, aby sa zabezpečila hustota a vysoký výkon produktov.

Technológia a procesy aplikácie ultra-krátkych uhlíkových vlákien v automobilovom priemysle

Pri aplikácii ultrakrátkych uhlíkových vlákien na automobilové diely sa dôraz kladie na zlepšenie ich kompatibility so základným materiálom. Pridaním špecifických kompatibilizérov sa zlepší adhézia medzi uhlíkovými vláknami a základnými materiálmi (naprpolypropylén, atď.) možno zvýšiť približne o 40 %. Súčasne, aby sa zlepšil jeho výkon v zložitých stresových prostrediach, technológia návrhu orientácie vlákien sa používa na nastavenie smeru zarovnania vlákien podľa smeru namáhania dielu.

Proces vstrekovania sa často používa pri výrobe dielov, ako sú napríklad kapoty automobilov. Ultra krátke uhlíkové vlákna sa zmiešajú s plastovými časticami a potom sa vstrekujú do dutiny formy pomocou vysokej teploty a tlaku. Teplota vstrekovania je všeobecne 200 – 280 ℃, vstrekovací tlak je 50 – 150 MPa. Tento proces môže realizovať rýchle tvarovanie zložitých tvarovaných dielov a môže zabezpečiť rovnomerné rozloženie uhlíkových vlákien vo výrobkoch.

Technológia a proces aplikácie ultrakrátkych uhlíkových vlákien v oblasti elektroniky

V oblasti elektronického odvodu tepla je kľúčové využitie tepelnej vodivosti ultrakrátkych uhlíkových vlákien. Optimalizáciou stupňa grafitizácie uhlíkových vlákien možno zvýšiť jeho tepelnú vodivosť na viac ako 1000 W/(mK). Medzitým, aby sa zabezpečil dobrý kontakt s elektronickými komponentmi, technológia povrchovej metalizácie, ako je chemické pokovovanie niklom, môže znížiť povrchový odpor uhlíkových vlákien o viac ako 80%.

Proces práškovej metalurgie možno použiť pri výrobe chladičov procesorov počítačov. Ultra krátke uhlíkové vlákno je zmiešané s kovovým práškom (napr. medený prášok) a spekané pri vysokej teplote a tlaku. Teplota spekania je spravidla 500 – 900 °C a tlak 20 – 50 MPa. Tento proces umožňuje, aby uhlíkové vlákno vytvorilo dobrý kanál na vedenie tepla s kovom a zlepšuje účinnosť odvádzania tepla.

Od leteckého priemyslu cez automobilový priemysel až po elektroniku, s neustálou inováciou technológie a optimalizácie procesov, ultrakrátkauhlíkové vláknozažiari vo viacerých oblastiach, čím vnesie väčšiu silu do modernej vedy a techniky a priemyselného rozvoja.